Corso di Sistematica e filogenesi vegetale

Biodiversità e diversità biologica

La parola biodiversità è un lemma composto di due lemmi, diversità biologica. Rosen creò il termine biodiversità, declinato poi in tre aspetti principali e due accessori (diversità antropica e geodiversità):

Diversità genetica

Avviene all’interno di popolazioni o nella stessa specie. Viene stimata con metodi molecolari e dà una misura della ricchezza genetica della popolazione o della specie. È importante soprattutto per la conservazione di specie a rischio. Vari tipi di primati che abbiamo in Sardegna (longevità, sclerosi multipla) sono dovuti alla genetica, per vari fattori come l’endogamia.

Diversità tassonomica

Si esprime nel numero di taxa presenti in una determinata superficie.

Diversità ecologica

Valuta sul territorio, ma esprime la complessità delle comunità viventi o il numero di esse. La diversità delle specie vegetali è ampissima (260.000 taxa descritti di specie di tracheofite), e correlato a questo c’è il cambiamento genetico nel tempo. Una parte essenziale dell’evoluzione è la naturale variabilità tra gli individui. Nell’incremento della diversità è importante il fenomeno della speciazione (insieme dei processi che portano alla formazione di una o più specie, a partire da una specie ancestrale). La specie è l’unità tassonomica di riferimento più riconoscibile e definibile. La popolazione può essere definita come l’insieme di individui interfecondi appartenenti alla stessa specie che occupano una regione geografica definita.

Concetto di specie nei vegetali

Il concetto di specie nei vegetali è molto variabile. C’è una discontinuità di caratteri che rende molto difficile la definizione di una specie. Nel mondo vegetale si hanno tre concetti:

• Specie biologica: costituita da popolazioni interfeconde in grado di produrre una progenie fertile.
• Specie morfologica: insieme di individui morfologicamente simili tra loro per caratteri stabili e geneticamente trasmissibili.
• Specie morfologico-geografica: concetto di specie morfologica al quale viene aggiunto il fatto che le popolazioni di queste specie risultano geograficamente separate dalle altre.

A causa della grande varietà dei meccanismi riproduttivi nelle piante si hanno casi in cui non è possibile l’interfertilità tra individui della stessa specie, o casi in cui l’interfertilità avviene anche tra specie diverse.

Riproduzione nelle piante

Nelle piante abbiamo riproduzione vegetativa (agamica), ossia la propagazione di nuovi individui senza bisogno di un incrocio, ma partendo da gemme presenti su particolari organi. Tra le varie forme di essa abbiamo l’apomissia, che porta la generazione di semi identici alla pianta madre senza gamia. La riproduzione agamica è preferita da molte piante che vivono in ambienti estremi e stabili ai quali si sono adattate. Preferiscono quindi mantenere un genotipo e un fenotipo che è stato efficace all’ambiente, piuttosto che andare incontro a variabilità genetica.

Tassonomia e sistematica

La tassonomia è una sotto-disciplina della sistematica, e ha il compito di descrivere, classificare e dare un nome a ogni organismo vegetale. La sistematica definisce il taxon descritto in un ordine sistematico. I sistemi tassonomici sono gerarchici, difatti vengono definiti in livelli, e sono esclusivi, cioè un taxon può appartenere solo a un altro taxon di ordine superiore.

• Sistemi artificiali: ci consentono di unire determinati taxa in base a uno o pochi caratteri secondo un criterio.
• Sistemi naturali: basati su molti caratteri in cui vengono messe in evidenza le affinità tra specie vegetali, indipendentemente dal rapporto con l’uomo.

Con il termine analogia esprimiamo due individui che possono assomigliarsi per dei caratteri in comune riferiti a una risposta ambientale, uno stress ambientale a cui sono entrambi sottoposti. Con il termine omologia esprimiamo due individui che si assomigliano tra loro per caratteri derivati dalla discendenza da un antenato comune.

Teorie evolutive

Ologenesi: Teoria evolutiva che evidenzia che ogni specie si trasforma progressivamente fino a dividersi in due specie figlie.

Filogenesi: Storia dello sviluppo evolutivo degli organismi viventi, dalla loro comparsa fino ai giorni nostri.

Ontogenesi: Complesso di tutte le fasi del ciclo vitale di un organismo.

Nomenclatura botanica

La nomenclatura botanica ci consente di comunicare e trasmettere informazioni. Non saremmo in grado di comunicare con nomi volgari, ma grazie a Linneo abbiamo un linguaggio comune. La nomenclatura è riportata nel codice di Saint Louis, che stabilisce sei principi. Uno di questi è descrivere il binomio in lingua latina. L’insieme delle informazioni che l’autore riferisce di un taxon è detto protologo. Determiniamo le specie grazie ai caratteri diagnostici (spesso fiorali e fruttiferi). Le unità tassonomiche sono regno-phylum-classe-ordine-famiglia-genere-specie.

All’interno della stessa specie c’è ampia plasticità morfologica e genetica. Il fenotipo è l’insieme dei caratteri espressi, il genotipo è l’insieme dei caratteri codificati in base al DNA. Abbiamo riproduzione agamica e gamica. L’immobilità delle piante influenza successo vegetativo e performance riproduttiva.

Risposte delle piante ai problemi di riproduzione

Ci sono due tipi di risposte che le piante danno a questi problemi: risposte attive (migrazioni o spostamenti nel proprio territorio) e risposte passive (variazioni morfo-fisiologiche).

Ci sono vari tipi di variabilità. Un caso di variabilità parziale è il leccio, quercia sempreverde dei nostri territori. È una pianta di bosco che vive in aree ombreggiate, e l’ampiezza delle sue foglie è tanto più alta quanto è esposta al sole l’area in cui vivono.

Si ha anche a che fare con razze geografiche ed ecologiche. In questi casi troviamo variabilità discontinua in una certa specie, una differenza basata su un’area o un’ecologia diversa.

Caratteristiche di selezione

• Selezione direzionale: associata al continuo variare dell’ambiente.
• Selezione disruptiva: formazione di nuove specie a partire da una specie madre, spesso per variazioni ambientali drastiche.
• Selezione stabilizzatrice: determina col tempo un abbassamento della variabilità della specie in specie tipiche di ambienti ben definiti ed omogenei.

Grazie a questi fenomeni possono nascere nuove specie per il processo di speciazione. Abbiamo speciazione graduale allopatrica quando abbiamo un progressivo differenziamento della popolazione originaria, speciazione improvvisa quando abbiamo la formazione di nuovi genomi improvvisi.

Nozioni fondamentali

La corolla papilionacea, tipica delle fabacee, con corolla a forma di farfalla provvista di cinque petali. Quello superiore è detto vessillo, i due laterali sono detti ali e avvolgono i due inferiori saldati tra loro a formare la carena. La corolla rosacea ha cinque petali divisi dalla base e il doppio di stami. La corolla urceolata è tipica delle ericacee, ha un tubo quasi nullo, lembo rigonfiato nel mezzo e ristretto alla fauce. La corolla cruciforme è tipica delle brassicacee. La corolla cariofillea è tipica delle Caryophyllaceae, ha cinque petali lunghi racchiusi in un calice tubuloso. La corolla campanuliforme è tipica delle solanacee. La corolla labiata è tipica delle lamiacee, con tubo allungato e fauce che si apre e si dilata in due lembi. La corolla tubulosa è tipica delle borraginacee, ha forma cilindrica con tubi corollini molto brevi separati nella parte terminale. La corolla imbutiforme è tipica delle solanacee ecc. La corolla ligulata è tipica delle asteracee, formata da lunghe linguette laterali che si dispongono radialmente rispetto ai fiori del disco. La corolla ipocrateriforme è tipica delle vinche, ha un tubo lungo e stretto terminato da lobi lunghi. La corolla rotata è tipica di solanaceae come pomodoro e patate, ha tubo corto e lobi arrotondati che si dispongono come i raggi di una ruota. La corolla stellata ha tubo breve e lobi stretti, lunghi e appuntiti (Fibonacci). La corolla mascherata ha un tubo allungato con labbro superiore formato da due petali saldati e il labbro inferiore con tre petali, con il centrale più piccolo degli altri. La corolla digitata ha cinque petali saldati tra loro, con contorno irregolare simile a un ditale.

Da questo evince la grande diversità nel regno vegetale nelle morfologie fiorali (calici e corolla) e la loro correlazione.