ECTS - University of Pisa
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PHYSIOLOGY OF MARINE ORGANISMS
DOMINGA LAPI
Academic year2023/24
CourseMARINE BIOLOGY
Code138EE
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI MARINIBIO/09LEZIONI48
DOMINGA LAPI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze
  • Un titolo accademico in Biologia Marina non può prescindere da una buona conoscenza degli adattamenti fisiologici all’ambiente marino da parte degli animali che ci vivono. Il corso ha lo scopo di fornire le basi per la comprensione dei rapporti che intercorrono tra animali marini e il loro ambiente.
  • Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze sui meccanismi fisiologici attraverso i quali diverse specie di animali marini si adattano all’ambiente in cui vivono e possono così sia mettersi in relazione con l’esterno, sia regolare i propri processi interni.

 

 
Knowledge
  • An academic title in Marine Biology must include a good knowledge of the physiologic adaptations of marine animals to the marine environment. The course aim is to provide the basics to understand the relationships between marine animals and their environment.
  • At the end of the course, the student will have acquired knowledge about the physiologic mechanisms allowing different species of marine animals to adapt to their environment, that is interact with the external world and regulate their own internal processes.
Modalità di verifica delle conoscenze
  • La verifica delle conoscenze acquisite dallo studente durante il corso sarà effettuata al momento dell'esame finale.
Assessment criteria of knowledge
  • The knowledge acquired by the student during the course will be assessed during the final examination.
Capacità
  • Al termine del corso, lo studente sarà in grado di comprendere come le diverse funzioni di un organismo possano essere espletate in maniera ottimale in diverse condizioni e a seconda di diverse caratteristiche comportamentali.
Skills
  • At the end of the course, the student will be able to understand how the different functions of an organism can be optimally executed in different environmental conditions and in the presence of different behavioral habits.
Modalità di verifica delle capacità
  • La verifica delle capacità acquisite dallo studente durante il corso sarà effettuata al momento dell'esame finale.
Assessment criteria of skills
  • The skills acquired by the student during the course will be assessed during the final examination.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
  • Fisiologia generale a livello di laurea triennale
Prerequisites
  • General Physiology
Indicazioni metodologiche
  • Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni in Power Point
  • Un link per scaricare il materiale didattico è disponibile sul sito elearning del corso
  • Ricevimenti: contattare il docente per email 
Teaching methods
  • Face to face delivery with Power Point presentations
  • A link to download the presentations is available at the elearning site of the course
  • For information and appointments, contact the teacher 
Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • Adattamento e ambiente marino: Adattamento, ambiente, omeostasi. Le zone dell’ambiente marino. Caratteristiche fsico chimiche.
  • Riepilogo della fsiologia del neurone e della sinapsi: Il potenziale di membrana. Il potenziale di azione. La sinapsi. Integrazione neuronale. Trasduzione del segnale.
  • Il sistema endocrino: Gli ormoni e le ghiandole endocrine. Ipotalamo e ipofisi. Urofisi. Ghiandola pineale. Tiroide. Gonadi e riproduzione.
  • Percezione dell’ambiente: Sistema della linea laterale. Udito. Emissione di suoni e ecolocalizzazione. Elettrorecettori e organi elettrici. Chemocezione. Visione e bioluminescenza. Magnetismo.
  • Termoregolazione: Scambi termici. Ectotermi, endotermi, omeotermi. Adattamenti al freddo. Adattamenti al caldo. Endotermia regionale. Termogenesi senza brivido nei mammiferi.
  • Movimento e nuoto: La contrazione muscolare. Resistenza di viscosità e resistenza inerziale. Propulsione a reazione nei cefalopodi. Tentacoli e ventose. Muscoli rossi e bianchi. Muscoli del suono. Il nuoto.
  • Galleggiamento: Il principio di Archimede. Adattamenti morfologici. Ioni pesanti e ioni leggeri. Grassi e olii. Camere d’aria. La vescica natatoria: effetto Bohr e effetto Root, secrezione e riassorbimento di gas , regolazione nervosa. Galleggiamento in mammiferi marini.
  • Funzione respiratoria: Legge di Fick. Ventilazione. Respirazione acquatica. La respirazione branchiale nei pesci. Adattamenti alla carenza di ossigeno. Respirazione polmonare in rettili, uccelli e mammiferi. Adattamenti all’immersione. Il dive refex. Trasporto di gas respiratori. Regolazione del respiro.
  • Funzione cardio-circolatoria: Sistemi circolatori aperti e chiusi. Il cuore: i tre tessuti cardiaci e l’attività autoritmica. Regolazione dell’attività cardiaca e della pressione arteriosa. Il cuore e la circolazione in invertebrati e vertebrati marini. Adattamenti del sistema circolatorio in mammiferi marini.
  • Escrezione e osmoregolazione: Osmosi e pressione osmotica. Organismi ammoniotelici, ureotelici e uricotelici. Il rene dei mammiferi: struttura e funzioni. I nefridi degli invertebrati marini. Urea e TMAO in elasmobranchi. La funzione renale di teleostei marini e di acqua dolce. Ghiandole del sale.
  • Alimentazione e digestione: Nutrienti e sistema digerente. Meccanismi di alimentazione in pesci, rettili e mammiferi. Il tratto digerente nei pesci: cechi pilorici e valvola spirale. Il tratto digerente nei rettili: papille cornee esofagee. Il tratto digerente nei mammiferi: lo stomaco concamerato dei cetacei.
Syllabus
  • Adaptation and marine environment: Adaptation, environment, homeostasis. The different zones of the marine environment. Phyisico–chemical characteristics.
  • Summary of neuron and synapse physiology: Membrane potential. Action potential. The synapse. Neuronal integration. Signal transduction.
  • Sensing the environment: The lateral line system. Hearing. Sound emission and echolocation. Electroreceptors and electric organs. Chemoreception. Vision and bioluminescence. Magnetism.
  • The endocrine system: Hormones and endocrine glands. The endocrine control of reproduction. Pineal gland and melatonin.
  • Thermoregulation: Thermal exchanges. Ectotherms, Endotherms, Homeotherms. Adaptations to cold. Adaptations to heat. Regional endothermy. Non-shivering thermogenesis in mammals.
  • Movement and swimming: Muscle contraction. Viscous and inertial resistance. Reaction propulsion in cephalopods. Tentacles and suckers. Red and whithe muscles. Sound-making muscles. Swimming.
  • Buoyancy: Archimedes' Principle. Morphologic adaptations. Heavy and light ions. Fats and oils. Air chambers. The swim bladder: the Bohr effect and the Root effect, gas secretion and reabsorption, nervous regulation. Buoyancy in marine mammals.
  • Respiration: Fick’s law of diffusion. Ventilation. Aquatic respiration. Gill respiration in fishes. Adaptations to low oxygen availability. Lung respirations in reptiles, birds, and mammals. Adaptations to immersion: the dive reflex. Respiratory gas transport. Breathing regulation.
  • Heart and circulation: Open and closed circulatory systems. The heart: the cardiac tissues and the auto-rhythmic activity. Regulation of cardiac activity and of  arterial pressure. Heart and circulation in marine invertebrates and vertebrates. Adaptations of the circulatory system in marine mammals.
  • Excretion and osmoregulation: Osmosis and osmotic pressure. Ammonotelic, ureotelic, and uricotelic organisms. The mammalian kidney: structure and functions. Nephridia of marine invertebrates. Urea e TMAO in elasmobranchs. The renal function in marine and freshwater teleosts. Salt glands.
  • Feeding and digestion: Nutrients and digestive system. Feeding mechanisms is fish, reptiles, and mammals. The digestive tract in fishes: Pyloric caeca, the spiral valve. The digestive tract in reptiles: Esophageal corneous papillae. The digestive tract in marine mammals: The concamerated stomach of cetaceans.
Bibliografia e materiale didattico
  • Poli A. e Fabbri E. “Fisiologia degli Animali Marini”, EdiSES, Napoli.
  • Randall D., Burggren W. e French K. “Fisiologia animale. Meccanismi e adattamenti”, Zanichelli, Bologna.
  • Articoli scientifici originali (iriferimenti ad articoli scientifici originali sono indicati nei Power Point delle lezioni)
  • Power Point delle lezioni
Bibliography
  • Poli A. and Fabbri E. “Fisiologia degli Animali Marini”, EdiSES, Napoli.
  • Randall D., Burggren W. e French K. “Fisiologia animale. Meccanismi e adattamenti”, Zanichelli, Bologna.
  • Original scientific papers (references are indicated in the Power Points)
  • Power Points
Indicazioni per non frequentanti
  • Non ci sono particolari indicazioni per i non frequentanti. 
Non-attending students info
  • There are no particular indications for non-frequenting students. For information or elucidations (on the course organization or on lecture contents).
Modalità d'esame
  • Prova orale. Tale prova consiste in un colloquio tra il candidato e il docente della durata approssimativa di 30 - 45 minuti. La prova orale non risulta superata se: 
  1. il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta
  2. il candidato mostra di non essere capace di cogliere almeno gli aspetti fondamentali degli argomenti trattati nel corso.
Assessment methods
  • Oral exam. This exam consists of a conversation between the student and the examiner of approximately 30 – 45 minutes. This exam is not passed if:
  1. the student does not speak clearly and using appropriate terminology.
  2. the student cannot pick at least the fundamental aspects of the issues discussed during the course.
Note

Commissione esame:

Presidente: Dominga Lapi
Membri: Giovanni Casini, Rosario Amato
Presidente supplente: Giovanni Casini
Membri supplenti: Massimo Dal Monte, Rosario Amato
Updated: 14/09/2023 10:29