Come risaputo, un tempo sulla Terra animali e vegetali vivevano solo in ambienti acquatici.
Da questi organismi si sono evoluti esseri più complessi, che hanno progressivamente conquistato la terraferma. E’ sorta quindi la necessità di un apparato specifico deputato a sostenere il peso stesso dell’organismo, divenuto più pesante, perché non più sostenuto dall’acqua, e più ricco di strutture, perché adattato ai vari tipi di ambiente terrestri.
In un’alga o in una medusa non notiamo particolari strutture per questo scopo; si tratta infatti di esseri viventi che si sostengono soprattutto grazie al mezzo acquatico. Ma che cosa succede ad una medusa capitata sulla spiaggia? Priva del sostegno, dovuto per lo più alla spinta idrostatica, l’animale è destinato ad appiattirsi sul suolo e morire per disseccamento.
Il sostegno negli animali
La maggior parte degli organismi animali presenta uno scheletro o interno o esterno. Fra gli organismi inferiori ricordiamo i protozoi, animali unicellulari di cui alcuni, come i roditori, possiedono un’elegante impalcatura di natura silicea o calcarea. Coralli e madrepore fabbricano uno scheletro calcareo di notevole durezza.
Nella maggior parte degli invertebrati troviamo uno scheletro esterno o esoscheletro, che svolge anche funzione protettiva.
Negli insetti troviamo un rivestimento rigido e resistente che avvolge l’intero organismo; in alcune specie, quando l’animale aumenta di dimensioni, l’esoscheletro deve essere sostituito per consentire l’accrescimento dell’animale.
Così avviene il fenomeno della muta.
I molluschi bivalvi, come le ostriche, le cozze, le vongole possiedono invece un esoscheletro che cresce con il corpo dell’animale (conchiglia), mentre nei cefalopodi, come il polpo, lo scheletro manca del tutto.
Nei pesci cartilaginei lo scheletro è solo cartilagineo.
I vertebrati possiedono uno scheletro interno o endoscheletro, formato per la maggior parte di tessuto osseo. Essendo interno, svolge solo la funzione di sostegno, mentre la funzione protettiva è svolta esclusivamente dall’apparato tegumentario.
In anfibi, rettili, uccelli e mammiferi gli arti presentano lo stesso piano organizzativo e le differenze sono dovute all’adattamento ad ambienti diversi e quindi a funzioni diverse: un arto adattato al volo ha subito delle modificazioni che lo differenziano dall’arto di un animale che nuota, ma le parti omologhe dello scheletro sono le stesse e ciò dimostra la parentela fra i vari vertebrati.
Sostegno nelle piante
Se nelle piccole piante basta la pressione dell’acqua all’interno delle cellule (turgore cellulare) per sostenere tutto l’organismo, questo meccanismo non è più sufficiente in vegetali più complessi.
Se osserviamo un fusto vuoto (culmo) di frumento, con un diametro di pochi millimetri, vediamo che questo deve sopportare il peso notevole della spiga.
Il tronco di una pianta deve portare rami, foglie e frutti e la sua chioma offre inoltre una grande resistenza all’azione del vento: basta pensare all’eucalipto che può raggiungere i 100 metri di altezza o alle palme il cui tronco sottile deve sostenere una chioma molto folta.
La distribuzione dei tessuti di sostegno all’interno del fusto della pianta è stata oggetto di studio per molti botanici. Nella salvia e nella menta si è visto, per esempio, che questi tessuti corrono su quattro cordoni disposti a croce.
Nelle graminacee, invece, si è notato che i tessuti di sostegno sono distribuiti ad anello, con l’interno anche vuoto. Ma i tipi di struttura scoperti dai botanici sono ben 28.
In generale, avviene un ispessimento a strati della parete di alcune cellule; un po’ alla volta il citoplasma muore e le pareti possono lignificare, cioè impregnarsi di lignina, sostanza di cui per la maggior parte è costituito il legno.
La resistenza di alcune di queste strutture di sostegno si avvicina a quella dell’acciaio, mentre la loro elasticità è addirittura superiore.