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

L'insegnamento offre un quadro di come funzionano gli animali su varie scale, sulla base dei concetti di fisiologia degli adattamenti agli ambienti e dell’ unità dei viventi fondata sulla biochimica e la evoluzione. I principi della fisiologia vengono presentati a partire dalla scala cellulare e nel contesto delle funzioni spesso multiple dei tessuti e degli organi, fornendo esempi di come animali anche filogeneticamente lontani svolgano funzioni simili. Gli studenti dovrebbero essere in grado di approfondire successivamente in modo autonomo queste conoscenze e utilizzarle in altri ambiti.

Conoscenza e capacità di apprendimentole funzioni animali generali e alcune particolari per specifici gruppi e adattamenti. Capire i meccanismi coinvolti e le loro basi fisiche, chimiche e biologiche.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Sapere applicare al riconoscimento in specifici organismi e ambienti le conoscenze generali acquisite sulla fisiologia animale.

Autonomia di giudizio

Sapere valutare la correttezza generale di una argomentazione su una funzione fisiologica, ad esempio in un contesto di comunicazione o lettura di un articol anche non tecnico.

Abilità comunicative
Sapere spiegare oralmente e per scritto quali sono le funzioni fisiologiche dando esempi sia di ambito di funzioni sia rispetto a organismi e ambienti differenti

Capacità di apprendere

Lo studente dovrà sviluppare abilità di apprendimento utili a sviluppare lo studio dei principali meccanismi fisiologici in contesti di specie animali differenti e in funzione degli adattamenti

Lezioni frontali telematiche via Webex e registrate con materiale di autoverifica e esercitazione online

A causa dell'emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 le modalità di insegnamento dell'intero Corso di Laurea sono state riorganizzate per l'anno accademico 2020-21. Tutta l'attività didattica sarà garantita in modalità telematica, comprese le attività pratiche di esercitazioni in laboratorio. Tuttavia, considerata la rilevanza delle attività di laboratorio e di terreno per la formazione del naturalista, compatibilmente con l’evoluzione dell’emergenza sanitaria e con le disposizioni in materia di sicurezza, il Corso di Laurea prevede di erogare almeno una parte delle attività didattiche anche in presenza.

Pertanto, questo insegnamento affiancherà alla didattica telematica il maggior numero possibile di ore in presenza per ogni studente, secondo le modalità e i tempi che verranno comunicati dal docente compatibilmente con il tipo di attività, la numerosità degli studenti e le disposizioni di carattere sanitario.

Compatibilmente con lo sviluppo della situazione sanitaria al verifica dell'apprendimento potrà mutare scenario:

Scritto (40 domande multiple choice o fill in e 3 domande aperte),

Le domande chiuse permettono di valutare a campione le competenze di conoscenza acquisite, e le domande aperte la

capacità di spiegare e comunicare le conoscenze

La valutazione dello scritto è basata sulla formula MCQ*.6+OQ, dove MCQ sono le domande chiuse e OQ quelle aperte valutate da 0 a 5

O in alternativa:

verifica orale via Webex con 5 domande  con risposte brevi (5 min) e una di 10 min

Incontri Webex su richiesta con tutti gli studenti o gruppi per aiutare a superare eventuali difficoltà o carenze

Presentazione dell'Insegnamento. Cosa significa fisiologia; ambiti disciplinari, specializzazioni, Fisiologia degli adattamenti e evolutiva. La fisiologia come materia quantitativa e modellistica. La fisiologia presenta molti livelli di osservazione: dalla cellula alla interazione fra organismi. Cenni ai problemi di scala e allometrici. Esempi e limiti di conformità e regolazione. Limiti ambientali per la vita animale. Introduzione ai principi di fisiologia cellulare. Principi di comunicazione cellulare. Un esempio: dalla comunicazione fra eucarioti unicellulari alla segnalazione in un animale. Segnali ormonali, paracrini, autocrini e sinaptici. I compartimenti cellulari. Struttura e funzioni delle membrane biologiche. I recettori di membrana e i loro ligandi. I principi della trasduzione del segnale. Recettori a sette passaggi trans membrana e proteine G, altre famiglie recettoriali. Il calcio come segnale. Altre piccole molecole di
segnale. Acqua, osmoliti ioni e soluzioni. Origini evolutive della composizione dei
soluti ionici. Soluti influenzano reazioni chimiche: la coppia urea TMAO. Soluti sono regolati in modo adattativo. Trasporti di membrana, leggi e meccanismi. Canali ionici e altri trasportatori di membrana: classificazione e principali modalità di
funzionamento. Fenomeni elettrici cellulari: cosa determina l’esistenza del potenziale di membrana, leggi della elettrodiffusione e esempi. La variazione nel numero di canali aperti e le variazioni di potenziale elettrico. Potenziali graduati e eccitabilità elettrica: il potenziale d’azione come forma di segnale tra cellule a velocità più elevata. Eccitabilità elettrica neuronale. Sinapsi chimiche ed elettriche: struttura e
funzione. Neurotrasmettitori e meccanismi di rilascio. Il monossido d’ azoto. Molte sinapsi: integrazione spaziale e temporale. Significato delle costanti di tempo e di spazio. L’unica sinapsi “semplice”: la placca neuromuscolare dei vertebrati. Circuiti neurali: formazione di gangli e di “cervelli”. Sistema nervoso. cenni sull’organizzazione del SN in invertebrati e vertebrati. Pressioni evolutive a cervelli più complessi: movimento e visione. Esempi: non solo mammiferi e vertebrati. I principi dei più semplici circuiti neurali: riflessi e convergenze/divergenze. La principale uscita del sistema nervoso: i sistemi muscolari. Muscolo striato e organizzazione sarcomerica in vertebrati e invertebrati. Controllo della forza, unità motorie e fusione tetanica. Il muscolo cardiaco.
I sistemi sensoriali: principi fondamentali e generali. Il sistema somatoviscerale dei vertebrati. Sensi speciali: organi per una o più modalità sensoriali. Quali sono i sensi
speciali e quali quantità fisico/chimiche trasducono in segnali elettrici. Ambienti diversi, sensi diversi. Codifica in frequenza degli stimoli. Il concetto di campo recettivo e di adattamento recettoriale. Filtri neuronali mediano e o per esaltano variazioni. La luce: sole e altre sorgenti e loro spettri in aria e acqua. Percezione dei
ritmi, giorno, mese, stagioni. Percezione visiva. Evoluzione della visione come modello della fisiologia evolutiva attuale. Rodopsine e fotorecettori. Occhi. Occhio del vertebrato e suoi circuiti neuronali principali. Visione del colore. Meccanocettori nell'apparato muscolare e scheletrico. Meccanocettori per suono e vibrazioni e per accelerazione. Orecchio dei mammiferi. Sensi chimici. Significati evolutivi delle sensazioni gustative e olfattive. Il sistema gustativo dei vertebrati. I recettori olfattivi. Il limite diffusionale per il consumo di ossigeno cellulare. I sistemi
respiratori e circolatori. Vasi e cuori. Polmoni e branchie. Altri processi associati ai sistemi circolatori e respiratori. Il problema del controllo del volume plasmatico, della concentrazione dei soluti è spesso legato alla escrezione dei residui azotati. Ammoniaca, urea o acido urico: vantaggi e svantaggi e vincoli ambientali e volutivi.

Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile sul sito internet Moodle

include le registrazioni delle lezioni

I testi base consigliati per il corso sono a scelta fra:
Animal Physiology, Moyes et al, Pearson (Inglese)
Fisiologia, D’Angelo e Peres EdiErmes,
Fisiologia Ambientale, Willmer et al Zanichelli,
Fisiologia Generale Hill et al. Zanichelli