Scienze Naturali, Scienze dei Sistemi Naturali,
Evoluzione del comportamento animale e dell’uomo

Zoologia sistematica con Laboratorio (Corso B)

Systematic Zoology with Laboratory

Anno accademico 2019/2020

PREREQUISITES
Essential knowledge of the concept of cell, tissue, organ, organism, cell and animal reproduction, fundamental life processes and main structures. Right use of optical microscope and stereomicroscope.
Essential concepts of ions, molecules, salt concentration, osmosis, cell permeability …..Structural organic molecules (polysaccharides, lipids, proteins). Concepts of fluids dynamics and optics. Essential knowledge of the environment (mainly aquatic).

All the courses which need the knowledge of the Invertebrates

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Modalità di insegnamento
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Attività di supporto
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

L'insegnamento concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi del Corso di Studi in Scienze Naturali fornendo un'approfondita conoscenza degli animali invertebrati, dal punto di vista morfo-fisiologico ed ecologico. In questo percorso formativo, l'evoluzione è la chiave di lettura della biodiversità animale. Per ciascun phylum animale, sarà descritto il piano strutturale generale e le variazioni che esso ha subito nelle diverse linee evolutive che si sono sviluppate all'interno del gruppo. L'insegnamento è integrato con esercitazioni di laboratorio, durante le quali gli studenti osserveranno direttamente i campioni della collezione ed impareranno a riconoscere i diversi taxa e, per ciascuno di essi, impareranno ad interpretarne le strutture e le funzioni che sono ad esse associate. L'insegnamento concorre alla formazione della figura del naturalista in tutte le sue possibili aree di impiego, dall'insegnamento, alla divulgazione, alla conservazione e alla ricerca. L'insegnamento è inoltre propedeutico per il proseguimento degli studi in lauree di secondo livello di ambito naturalistico, biologico o bio-tecnologico.

LEARNING OBJECTIVES

The course contributes to the teaching objectives of the Bachelor Degree in Natural Sciences. Specifically, it provides in-depth knowledge of the Invertebrates, from both the morpho-physiological and ecological point of view. To describe and understand the amazing biodiversity of invertebrates, the course adopts an evolutionary perspective. For each phylum, the general body plan (bauplan) will be described and interpreted, as well as its variation within the evolutionary lines of the taxonomic group. Theoretical lessons are integrated with practical lab activities, where students can observe directly preserved animals of the study phyla from our zoological collection. In this way, students can learn to recognize different taxa and, for each of them, they can learn to interpret their general structures and functions. The course contributes to the formation of a natural scientist in all its areas of employment, from high-school teaching to divulgation, conservation and research. Moreover, the course is preparatory for academic courses of master degrees in natural sciences, biology and biotechnology.

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

A completamento dell'insegnamento, lo studente dovrà essere in grado di:

• Riconoscere i principali phyla animali, a livello di classe;
• Utilizzare le chiavi dicotomiche per l'identificazione degli invertebrati a livello di ordine o inferiore;
• Associare strutture e funzioni anatomiche,
• Formulare ipotesi adattative sul significato funzionale di una struttura ed utilizzare il metodo comparativo per testare queste ipotesi;
• Spiegare i principali processi evolutivi;
• Interpretare in chiave critica gli alberi filogenetici;
• Utilizzare un appropriato linguaggio specialistico, nella descrizione di strutture e funzioni animali,          sia in forma scritta sia in forma orale.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• Applicare i concetti ed i principi acquisiti dall'insegnamento per interpretare gli adattamenti morfo-     fisiologici e l'ecologia di specie animali invertebrate;
• Identificare i principali invertebrati terrestri e marini;
• Utilizzare il lessico zoologico per descrivere le strutture anatomiche di un invertebrato;
• Utilizzare il microscopio ottico e lo stereomicroscopio;
• Utilizzare gli strumenti e le tecniche di identificazione e classificazione zoologica;
• Utilizzare il metodo comparativo per testare ipotesi sul significato funzionale di strutture          biologiche.

LEARNING OUTCOMES

Knowledge and understanding

At the end of the course, the student will be able to:

• Recognize the main phyla at the class level;
• Use the dichotomous keys in the identification of invertebrates at the level of order or below;
• Understand the tight association between structures and functions;
• Advance adaptive hypotheses on the functional meaning of morphological structure and to apply      the comparative method to test the hypothesis;
• Understand the main evolutionary processes;
• Analyse critically phylogenetic trees;
• Use an appropriate technical terminology, both in written and verbal form, to describe structures        and functions of animals.

Applying knowledge and understanding

At the end of teaching, the student will be able to:

• Apply the concepts acquired during the course to understand the morpho-physiological adaptations                 and the ecology of invertebrates;
• Identify the main terrestrial and marine invertebrates; using the zoological terminology to describe     the anatomical structures of an invertebrate;
• Use the optic and the stereomicroscope;
• Use the zoological tools and techniques of zoological classification;
• Use the comparative method to test alternative hypotheses of the functional meaning of morpho-     anatomical structures.

Modalità di insegnamento

L'insegnamento si articola in 52 ore di didattica frontale (6.5 CFU) e 24 ore/studente di laboratorio (1.5 CFU). Il calendario delle lezioni, come anche il materiale di supporto alle lezioni (i.e. presentazioni powerpoint) saranno disponibili sul sito Campusnet e sulla piattaforma e-learning di Moodle di Scienze Naturali. La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria, ma fortemente consigliata, la frequenza ai laboratori è obbligatoria (percentuale minima di presenza richiesta = 75%).

COURSE STRUCTURE

Teaching is organized in 52 hours of frontal lessons (6.5 CFU) and 24 hours/student of laboratory activities (1.5 CFU). The calendar of teaching activities, as well as the teaching supporting materials (i.e. slides) will be downloaded from the educational material available on the Campusnet site and on the Moodle e-learning platform. Frequency to in-class lessons is optional, but highly recommended. Frequency to laboratory activities is mandatory (students are required to attend at least 75% of the laboratory activities).

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta ed in una prova orale.

Prova scritta

La prova scritta (della durata di 1 ora) consiste nel riconoscimento di 6 preparati (micro e macroscopici) tra quelli visti e discussi durante le esercitazioni. Lo studente dovrà identificare il preparato, farne un disegno (od un semplice schizzo) evidenziando e scrivendo le caratteristiche che gli permettono di affermare l'identificazione. Il livello di identificazione e di descrizione delle varie strutture sarà quello proposto durante le esercitazioni. Il punteggio massimo assegnato all'identificazione e descrizione di ciascun preparato è 5/30. Verranno valutati (con 2 punti accessori) anche l'acquisizione e l'uso del lessico zoologico e la capacità di rappresentare visivamente, anche con pochi tratti, un preparato: si ritiene che queste capacità (uso del lessico appropriato e rappresentazione visiva di quanto osservato) siano qualità proprie ad un naturalista. Il punteggio massimo totalizzabile con la prova scritta sarà quindi di 32/30. Per accedere alla prova orale occorrerà ottenere un punteggio uguale o superiore a 18/30. L'esito della prova scritta è ritenuto valido per l'intero anno accademico.

Prova orale

La prova orale è obbligatoria e la si potrà sostenere solo dopo aver superato la prova scritta. Allo studente sarà chiesto di utilizzare il corretto lessico zoologico per (i) analizzare in chiave comparativa un particolare apparato o funzione, propri dei gruppi considerati; (ii) descrivere gli aspetti principali dello schema strutturale di un phylum o di una classe; (iii) descrivere il ciclo vitale di una specie parassita od a vita libera; (iv) illustrare e discutere la posizione nella scala evolutiva di un phylum, in base ai suoi aspetti caratterizzanti. Il punteggio massimo assegnato alla prova orale è di 31/30.

Punteggio finale. Il voto finale sarà la media aritmetica dei punteggi della prova scritta e di quella orale.

COURSE GRADE DETERMINATION

COVID-19 UPDATES: SUMMER 2020 EXAMS

For the exams that will be held in June, July and September, the examination will consist of an oral exam on the recognition of the specimens that will be based on the Atlante di Zoologia of the University of Torino. The theoretical part will be verified during an oral examination again, which will consist of a different number of questions depending on the individual program. In line with the rectorial indications, all evaluation will be held remotely and NOT in person, using the WEBEX platform.

WHAT FOLLOWS IS WHAT WAS HAPPENING BEFORE THE COVID-19 EMERGENCY

Written examination

The written examination (duration = 60 min) consists of the identification of 6 samples (micro and macroscopic) among the ones observed and analysed during the laboratory activities. The student is asked to give the identification of the sample and to draw (or simply to sketch) it, highlighting and writing the characters which allow the identification. The level of the identification and description of the characters is the same proposed during the lab. activities. The maximum score of each correct identification and description is 5/30. The teacher has at disposal other 2/30 to evaluate the acquisition and the use of the zoological terminology and the capability to describe visually, even if by few lines, a sample: it is believed that those capabilities (use of the befitting terminology and capability to draw what observed) are qualities typical of a naturalist. To access to the oral test, the student must obtain a grade equal to or higher than 18/30. The maximum score of the written examination is 32/30. The validity of the written test lasts for one academic year.

Oral test

The oral test is mandatory and can be carried out only after the written test is passed. The student is asked to use the befitting zoological terminology in order to (i) analyse and describe comparatively an apparatus or a function, typical of the examined phyla; (ii) describe the main functional and morphological characteristics of a phylum or a class; (iii) describe the life cycle of a parasite or a free living species; (iv) explain and debate the systematic position of a phylum, based on its characters. The maximum score of the oral test is 31/30.

Final grade. The final grade is the arithmetic mean of the grades obtained in the written and oral tests.

Attività di supporto

Sulla piattaforma Moodle saranno messi a disposizione dello studente strumenti e attività di supporto quali filmati e link a siti web di interesse.

OPTIONAL ACTIVITIES

On the e-learning platform Moodle the students can find several supporting learning tools, such as media materials and links to web sites.

Programma

1. Introduzione allo studio dei Metazoi.

2. Unicellularità. Protozoi: sostegno, locomozione, alimentazione, regolazione osmotica, moltiplicazione, riproduzione. Morfologia ed ecologia dei principali taxa.

3. Comparsa della pluricellularità. Animali ad organizzazione cellulare. Poriferi: Caratteristiche generali e differenze tra le classi. Cenno ad altri taxa minori.

4. Comparsa dei tessuti. La condizione di diblasticità. Cnidari: struttura del corpo in polipi e meduse. Caratteristiche strutturali e funzionali delle 4 classi (Idrozoi, Cubozoi, Scifozoi ed Antozoi). Ctenofori.

5. Condizione triblastica e acelomata. Platelminti: il sistema protonefridiale; caratteri generali ed organizzazione del corpo. Turbellari. Trematodi e Cestodi: descrizione dei principali cicli parassitari.

6. Nemertini: caratteri generali e organizzazione del corpo.

7. Importanza e funzioni delle cavità interne. La condizione pseudocelica (blastocelica). Nematodi: caratteri generali ed organizzazione del corpo. Le principali parassitosi umane.

8. Rotiferi ed altri phyla di Pseudocelomati.

9. Il celoma: organizzazione generale nei celomati, schizocelia ed enterocelia, protostomi e deuterostomi. 10. Molluschi: mantello e conchiglia, apparati ed organi. Caratteristiche generali di Aplacofori e Poliplacofori. I "Conchiferi": Monoplacofori, Gasteropodi (il problema della torsione) e Cefalopodi. La linea dei Bivalvi e Scafopodi.

11. Sipunculidi ed Echiuridi: generalità e principali acquisizioni

12. Il concetto di metameria. Anellidi: Policheti, Oligocheti ed Irudinei: generalità e struttura del corpo.

13. Verso l'artropodizzazione. Tardigrada: caratteri generali, struttura e funzioni. Onicofori: struttura e funzioni.

14. Artropodi ed artropodizzazione. Generalità su apparati ed organi. Chelicerati: organizzazione strutturale; caratteristiche delle classi. Crostacei: struttura e funzioni ed adattamenti alla vita acquatica. Miriapodi: strutture e funzioni dei taxa componenti. Esapodi: generalità, strutture, funzioni, acquisizioni; il volo; le fasi dello sviluppo; cenni ad aspetti comportamentali.

15. Lofoforati: Foronidei, Brachiopodi e Briozoi: struttura e funzioni. Chetognati: struttura e funzioni

16. Echinodermi: caratteristiche generali, acquisizioni; somiglianze e differenze tra le varie classi

17. Verso i Cordati. gli Emicordati: struttura ed acquisizioni.

18. Cordati: la notocorda. Urocordati: struttura e funzioni nelle tre classi. Cefalocordati: struttura ed acquisizioni.

Per la maggior parte dei phyla esaminati, prima si descriverà lo schema strutturale generale, analizzando (i) forma e parete del corpo, (ii) locomozione; (iii) alimentazione e digestione; (iv) escrezione; (v) sistema nervoso e organi di senso; (vi) riproduzione. Successivamente, si descriveranno le principali variazioni riscontrabili nelle varie classi del phylum. Parallelamente alle lezioni frontali, si svolgeranno le attività di laboratorio, durante le quali esemplari di molti dei phyla, descritti a lezione, saranno osservati (micro o macroscopicamente) e descritti con l'ausilio di schede esplicative e con l'aiuto diretto del personale docente.

COURSE SYLLABUS

1. Introduction to the study of Metazoa.

2. Unicellularity. Protists: support, locomotion, nutrition, excretion and osmosis, reproduction. Morphology and ecology of the main taxa.

3. The multicellularity. Porifera: general characters and differences among classes. Mentions to other minor taxa.

4. The appearance of tissues. Diploblastic condition. Cnidaria: polypoid and medusoid form. Characters and functions of the four classes (Hydrozoa, Cubozoa, Scyphozoa, and Anthozoa). Ctenophora.

5. Triploblastic acoelomate condition. Platyhelminthes: the appearance of protonephidia; general characters and body structures. Turbellaria. Trematoda and Cestoda: description of the life cycle of the main parasites.

6. Nemertea: general characters and body structures.

7. Importance and functions of a body cavity: the pseudocoelomate (blastocoelomate) condition. Nematoda: general characters and body structures. Main species of parasites.

8. Rotifera and other phyla in pseudocoelomate condition.

9. The coelom: general structures in coelomatic animals, schizocoelous and enterocoelous, protostomes and deuterostomes.

10. Mollusca: mantle and shell, structures and functions. General characters of Aplacophora and Poliplacophora. Characters and acquisitions of Monoplacophora, Gastropoda (the problem of torsion), Bivalvia, Scaphopoda, and Cephalopoda.

11. Sipuncula and Echiura: general characters and main acquisitions.

12. The acquisition of metamerism. Annelida: Polychaeta, Oligochaeta and Hirudinoidea: general characters and body structures.

13. Tardigrada: general characters, body structures, main acquisitions. Onychophora: general characters, body structures, main acquisitions.

14. Arthropoda and the acquisition of new morphological and physiological characters. Cheliceriformes: body structures; characters of the classes. Crustacea: body structures, adaptations to the aquatic life. Myriapoda: structures and functions of the different taxa. Hexapoda: structures, functions, and acquisitions; the flight, development phases, notes on behaviour.

15. Lophophorata: Phoronida, Brachiopoda, Bryozoa: structures and functions. Chaetognatha: structures and functions.

16. Echinodermata: general characters, acquisitions; affinities and differences among classes

17. Towards Chordata. Hemichordata: structures and acquisitions.

18. Chordata: the notochord. Urochordata: structures and functions of the three classes. Cephalochordata: structures and acquisitions.

For most of the phyla, first of all the general body plan is described by considering (i) body shape and wall; (ii) locomotion; (iii) feeding strategies and digestion; (iv) excretion; (v) nervous system and sense organs; (vi) reproduction. Then, the changes in the body plan for the most important classes within the phylum are taken into account. In parallel with the frontal lessons, there are laboratory activities, where the students observe and discuss with the teachers the (micro or macroscopic) specimens of many of the phyla described during the lessons, also with the aid of explanatory sheets.

I testi base consigliati per il corso sono: BRUSCA CB, MOORE W, SHUSTER SM. 2016. Invertebrates 3rd edizione. Sinauer Ass.

BRUSCA R.C., G.J. BRUSCA, 1996. Invertebrati. Zanichelli ed.

RUPPERT E.E., R.D. BARNES, 1997. Zoologia: Gli Invertebrati. Piccin ed.

WESTHEIDE W., RIEGER R., 2010. Zoologia sistematica. Zanichelli ed.

E' fortemente consigliato l'utilizzo del sito: http://www.atlantezoolinv.unito.it/

READING MATERIALS

Recommended manuals: BRUSCA C.B., MOORE W., SHUSTER S.M. Invertebrates 3rd edizione. Sinauer Ass., 2016

BRUSCA R.C., G.J. BRUSCA. Invertebrati. Zanichelli ed., 1996.

RUPPERT E.E., R.D. BARNES, 1997. Zoologia: Gli Invertebrati. Piccin ed.

WESTHEIDE W., RIEGER R., 2010. Zoologia sistematica. Zanichelli ed

The following web site is strongly recommended: http://www.atlantezoolinv.unito.it

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