Verde strutturato

Verde strutturato: botanica sistematica

Botanica sistematica: è la conoscenza di tutte le piante, sia quelle attualmente viventi che di quelle vissute in epoche passate (fossili) e permette di distribuirle secondo un ordine razionale, in uno schema generale di classificazione.

Tassonomia vegetale: scala gerarchica in cui le affinità diventano maggiori o minori (albero genealogico).

Sistema di classificazione

Scaffalatura con ordini di scaffali:

• A Alghe
• A1 Alghe unicellulari
• A1 - Alghe unicellulari con clorofilla A e B1
• A1 - Alghe unicellulari con clorofilla A2
• Etc....
• A2 Alghe filamentose
• Etc....
• B Piante con fiori

Storia

Shen Ning o Shennong e Ippocrate: utilizzazioni pratiche con le piante. Studia la struttura dei fiori e il loro portamento.

Turnefort: medico, botanico e naturalista svedese 1707-1778.

Fu il primo teorico della classificazione sistematica sia animale che vegetale.

Utilizza un sistema gerarchico:

• A - Ogni divisione è basata su un unico carattere.
• B - Le piante vengono divise in 24 classi, in base alla parte sessuale del fiore.
• C - Classificazione basata su organi sessuali, in particolare maschili, ma graminacee con 3 stami rimanevano escluse.

Linneo si basava sulla specie e non sull’evoluzione.

Darwin: biologo, naturalista e illustratore botanico 1809-1882.

La sua teoria è che gli organismi sono soggetti a variabilità casuale che determina il polimorfismo.

Gli individui sono soggetti alla selezione naturale determinata dalla competizione con altri individui. La selezione naturale non è casuale e determina l’eliminazione di individui portatori di caratteri svantaggiosi.

Categorie tassonomiche dei vegetali

Esempio:

Nomenclatura binominale

Nomenclatura binominale L. Epiteto o aggettivo specifico. Nome del genere, nome della specie, autore.

Acer platanoides.

La specie

La specie è quell’insieme d’individui simili tra loro, nati dagli uni dagli altri o da genitori comuni.

Pensiero evoluzionistico di:

• Lamarck (1774/1828)
• Darwin (1809-1882)
• Wallace (1823-1913)

Cioè due individui di sesso opposto appartengono alla stessa specie se sono in grado di accoppiarsi e generare figli fecondi.

Diffusero l’idea di variabilità ed evoluzione.

Cultivar

Cultivar: insieme di individui appartenenti alla stessa specie ottenute con il miglioramento genetico.

Ogni CV deve essere distinguibile, uniforme e stabile.

Riassume un insieme di specifici caratteri:

• Morfologici
• Fisiologici
• Agronomici
• Merceologici

Caratteristiche specifiche:

• Buona tolleranza
• Terreni calcarei
• Resistenza alle basse temperature
• Etc.

Trasmissibili con la propagazione, sia per seme sia per parti di pianta.

Es: Fagus sylvatica, modificandone i tratti, si migliora la trasmissione per propagazione e, rendendole stabili, comporta:

• Tolleranza a terreni diversi, come quelli basici e calcarei
• Resistenza alle basse temperature

Altri esempi: olivo: una foglia di olivo è grigiastra, di cui la parte sopra è lucida e sotto è ricoperta da una peluria spellati che formano un feltro, e servono per limitare la traspirazione nei periodi caldi.

Ibrido e varietà ibrida

Ibrido: ottenuto dall’incrocio tra 2 o più individui geneticamente diversi o anche appartenenti a specie diverse.

Questo biotipo si identifica:

• 1 - Con un incrocio di prima generazione in quanto la fruttificazione di piante appartenenti ad una linea pura (portatemi) impollinate da una diversa linea pura.
• 2 - Ibridi commerciali: caratteri morfologici, fisiologici, agronomici e merceologici fissati geneticamente, non reperibili in quanto prodotti dell’eterosi: ovvero la perdita di “fertilità”, perdita della generazione successiva.
• 3 - I processi di ibridazione si usano al fine di modificare alcuni caratteri per farne emergere dei nuovi.

Classificazione

Ricollocare tutti gli organismi viventi, caratteristiche che permettano una classificazione della specie, tramite un numero limitato di “tipi” gerarchicamente ordinati.

Questa eterogeneità può essere semplificata scomponendo l’insieme eterogeneo costituito da questi organismi in più sottogruppi, sulla base di alcuni caratteri distintivi.

È la fase in cui bisogna riconoscere una pianta, tramite l’ausilio di libri provvisti di chiavi analitiche.

Identificare e determinare (libri botanici).

Diversità di specie

Non si conosce il numero di specie vegetali e animali realmente esistenti sulla terra.

Le stime vanno da 5 milioni ad un massimo di 30 milioni.

• 30.000 eubatteri
• 40.000 funghi
• 100.000 protisti
• 260.000 piante
• 1.800.000 animali

Tra le prime piante emerse

• 1 - Bryophyta: sono i muschi ed epatiche; formano un embrione ma non tessuti specializzati e differenti (inizio cutinizzazione), 500 milioni di anni fa.
• 2 - Pteridophyta: formano tessuti ed organi, con la comparsa di lignina e suberina, prime piante vascolari, 443 a 245 milioni di anni fa.
• 3 - Gymnospermophytina: sono le prime piante a formare il seme, 360 a 120 milioni di anni fa.
• 4 - Angiospermophytina: sono le prime a formare semi, fiori e frutti, 200 milioni di anni fa.

Strategie biochimiche per l’emersione

Le piante conquistano l’ambiente terrestre grazie ai nuovi composti chimici, possibilità di trasportare l’acqua all’interno del corpo.

Per i nuovi composti chimici apparvero gradualmente nel corso dell’evoluzione:

• A - Bryophyta: cellulosa, rende le pareti cellulari rigide (presente nelle alghe verdi); cutina, impermeabilizza i tessuti tegumentali della pianta; sporopollenina, impermeabilizza le spore utilizzate per diffondere la specie.
• B - Pteridophyta: lignina, consente la formazione di tessuti vascolari e meccanici efficienti.
• C - Gymnospermophytina e Angiospermophytina: suberina, trattiene l’acqua in maniera ottimale.

Rappresentano una svolta fondamentale dell’evoluzione vegetale.

Il Regnum Plantae: le cormofite

Il Regnum Plantae: le “cormofite”. L’emersione dall’acqua.

Sono tutte pluricellulari, producono vari tessuti e organi (foglie, fusto, radice), costruiscono il cormo trimembro (da cui il nome).

Sono emerse dall’acqua: mancanza di componenti, ricambio gassoso più rapido, luce solare non filtrata dall’acqua.

Ambiente acquatico: la presenza di alghe unicellulari.

Nell’ambiente terrestre serviva la luce e delle sostanze (acqua, ossigeno, anidride carbonica, sali minerali).

Ambiente acquatico VS terrestre.

Mancava la spinta idrostatica dell’acqua e quindi le piante devono sostenersi: formazione del fusto con tessuti meccanici e conduttori.

L’acqua disponibile era presente solo nel suolo: formazione della radice per assorbire l’acqua e per fornirla alle foglie tramite il fusto.

La luce era della qualità migliore per la fotosintesi disponibile in ambiente aereo e povero d’acqua: le foglie sono ricoperte da tessuti tegumentali, ma comunicanti con l’esterno tramite gli stomi.

Spermatophyta

Spermatophyta: sono tutte quelle piante in grado di produrre semi.

• A - Le prime comparirono nell’era Paleozoica, periodo Carbonifero (306-285 milioni di anni fa).
• B - Diventarono dominanti nel periodo Permiano (285-245 milioni di anni fa).

Iniziano a sviluppare il seme e resistono a grandi periodi di siccità.

Sottodivisioni:

• Gymnospermophytina (Coniferophytina, Cycadophyta, Ginkgophyta, Gnetophyta)
• Angiospermophytina

Caratteristiche del seme

Embrione: deriva dalla parte giovane detta sporofito, derivante dal processo di gamia tra l’ovocellula situata nell’ovulo e il gamete maschile portato dal polline.

Endosperma: serve come fonte di sostanze nutritive atte a consentire lo sviluppo autonomo dell’embrione nel momento più opportuno per la germinazione.

Tegumentali: servono come mezzi di protezione dell’embrione contro le lesioni meccaniche e la precoce penetrazione dell’acqua.

Importanza del seme

Nelle bryophytes e nelle pteridophyta lo zigote passa da embrione a sporofito senza interruzione, creando un legame gametofito per il legame trofico esistente tra i due.

Diffusione: può essere trasportato lontano da chi l’ha prodotto.

Nelle Spermatophyta si verifica un netto distacco nel tempo e nel luogo di formazione tra embrione e sporofito.

Sopravvivenza: la ricerca di un ambiente favorevole nel corso degli anni, per far fronte a condizioni sfavorevoli.

Innovazione nella riproduzione

• A - Granulo pollinico: resistono alla siccità, consente il trasporto dell’intero microgametofito in prossimità di quello femminile.
• B - Spermi: vengono trasportati alla cellula uovo tramite il tubetto pollinico.
• C - Seme: protegge il giovane sporofito fino a quando le condizioni ambientali non sono favorevoli allo sviluppo.

Gymnospermophytina

Gymnospermophytina: sono le piante arboree in cui l’ovulo, contiene il gamete femminile, è protetto solo dai tegumenti dell’ovulo risultando esposto alla superficie di foglie modificate (sporofilli).

Es. corrisponde alle pigne dei pini, alle squame della pigna.

Microsporofillo. Sacca pollinica. Microgametofito o granulo pollinico: ha solo 4 cellule e manca di anteridi. Microsporangia. Granulo di polline. Tegumento ovulo. Tubetto pollinico.

Microgametofito è costituito da circa 500 cellule. Cellule canale collo, cellule canale ventre.

Gli spermini sono privi di flagelli.

Le sostanze di riserva sono fornite dal gametofito femminile che forma un tessuto nutritivo aploide.

Gimnosperme: il loro nome significa piante con semi, non formano frutti:

• Cycadophyta: 100 specie tropicali con aspetto simile alle palme.
• Ginkgophyta: il Ginkgo biloba. Una sola specie vivente.
• Coniferophyta: 500 specie adatte ad ambienti con scarsità di acqua.
• Gnetophyta: 70 specie con caratteristiche intermedie tra gimnosperme e angiosperme.

Angiospermophytina

Angiospermophytina: sono piante a fiore, nel quale gli ovuli sono racchiusi in un caratteristico punto detto ovario, che dopo la fecondazione, l’ovulo si trasforma in seme e l’ovario diviene frutto.

Microgametofito o granulo pollinico: ha solo 3 cellule e manca di anteridi.

Microgametofito e sacco embrionale è ridotto a 7 cellule e 8 nuclei e non forma archegoni.

Gli spermini sono privi di flagelli.

Le sostanze di riserva sono fornite dall’endosperma che è un tessuto non gametofitico né sporofitico ma triploide.

Vantaggi:

• 1 - La riduzione del gametofito femminile (7 cellule) consente di accelerare il processo riproduttivo.
• 2 - La riduzione dell’ovulo grazie alla riduzione del gametofito femminile, sviluppando un tessuto di riserva triploide nella fecondazione.
• 3 - La sintesi di nuovi composti chimici (metaboliti secondari) che permettono di attrarre insetti pronubi e disseminatori, tenendo lontano erbivori e parassiti.

Angiosperme

Angiosperme: sono all’incirca 85% delle specie presenti sulla terra, ovvero 260.000 specie.

Negli ultimi 135 milioni di anni hanno colonizzato quasi tutti gli ambienti, dai deserti alle regioni più polari, ad ambienti acquatici.

Possono essere: legnose, erbacee, con cicli annuali, biennali e perenni, di varie dimensioni.

Wolffia angusta (lenticchia d’acqua) misura dai 0,3 mm di diametro e pesa 0,00015.

Eucalyptus regnans può superare i 140 m di altezza.

Dicotiledonopsida e Monocotiledonopsida

Dicotiledonopsida. Monocotiledonopsida.

Magnoliopsida: la classe comprende 185.000 specie, la metà sono alberi, arbusti o suffrutici.

Dicotiledonopsida: il fiore con struttura tretamera o pentamera (4 o 5 elementi per ogni verticillo del perianzio).

Liliopsida: la classe comprende circa 65.000 specie, per la maggior parte erbacee.

Monocotyledonopsida: i fasci vascolari sono collaterali chiusi, quindi non si ha una struttura secondaria.

La radice dà origine a radici secondarie e avventizie.

Il fusto è spesso metamorfosato in bulbo, rizoma, tubero.

Foglie parallelinerve, di solito lanceolate o lineari, non suddivise in picciolo o lamina.

Riproduzione dei vegetali

Riproduzione dei vegetali, ciclo biologico delle Angiospermophytina.

Il fiore, il frutto e il seme.

Caratteristiche delle Angiospermophytina

Fiori: sono organi di riproduzione, raggruppati in tipici organi portati dallo sporofito.

I macrosporofilli (carpelli) formano il pistillo costituito dallo stilo, stigma ed ovario; questo racchiude i macrosporangi (ovuli) che contengono i macrogametofiti.

Il fiore è composto da 4 verticilli:

• Calice: formato da sepali (antofilli sterili).
• Corolla: formato da petali (antofilli sterili).
• Androceo: formato da stami (antofilli fertili).
• Gineceo o pistillo: formato da ovario, stilo e stigma (antofilli fertili).

Il ricettacolo (o talamo) è l’organo su cui s’inseriscono, in genere in modo verticillato, i vari elementi del fiore. Perianzio.

I microsporofilli (stami) contengono i microsporangi da cui si differenziano le microspore che germinano e formano il microgametofito (polline).

Petalo. Stigma. Antera. Stame. Peduncolo. Pistillo. Filamento. Ovulo. Sepalo.

Morfologia fiorale

Il fiore è costituito da pezzi fiorali (antofilli e sporofilli) posti all’estremità (ricettacolo) di un ramo denominato peduncolo fiorale.

L’insieme dei pezzi sterili:

• Perianzio
• Sepali
• Calice
• Corolla
• Petali

La struttura fiorale è importante soprattutto perché le angiosperme vengono classificate sulla base di queste caratteristiche.

L’ovulo si evolve in seme. L’ovario racchiude l’ovulo e si trasforma in frutto.

Classificazione in base alle appendici presenti

• Ermafrodita: sono presenti tutte le appendici (antofilli e sporofilli).
• Nudo: in assenza del perianzio, ma sono presenti gli sporofilli.
• Unisessuale femminile: in assenza di stami.
• Unisessuale maschile: in assenza di pistilli.

I fiori unisessuali possono essere portati dalla stessa pianta (specie monoica con i fiori unisessuali) o da piante diverse (specie dioiche).

In base ai piani di simmetria

• Simmetria raggiata o actinomorfa: se i piani di simmetria sono numerosi.
• Simmetria bilaterale o zigomorfa: se il piano di simmetria è unico.

In base al concrescimento dei petali

Vale anche per i sepali.

• Dialipetalo: se i petali non sono saldati al fiore.
• Gamopetalo: se i fiori sono saldati al petalo.

In base alla disposizione delle appendici

• Acilico o spiralato: una disposizione delle appendici sono disposte a spirale.
• Ciclico: se le appendici sono poste in anelli concentrici.

In base alla disposizione dell’ovario

• Ovario supero (fiore ipogino).
• Ovario semiinfero (fiore perigino).
• Ovario infero (fiore epigino).

Le infiorescenze

In molte piante il fiore è unico (per es. tulipano).

Altre piante possono portare più fiori singoli o riuniti in infiorescenze che vengono così suddivisi.

Quando l’asse della infiorescenza si può allungare (non termina con un fiore):

• Semplici indefinite
• Spiga
• Spadice (Anthurium)
• Amento (pioppo)
• Ombrella semplice (ciliegio)
• Corimbo (pero)
• Piantagione
• Grappolo (mughetto)
• Capolino (margherita, camomilla)

Quando l’asse principale dell’infiorescenza termina con un fiore:

• Semplici definite
• Cima bipara
• Cima scorpioide (Gladiolo)
• Cima elicoide (Cerastium)

Quando ci sono degli assi laterali che ripetono quella dell’asse principale:

• Composte
• Pannocchia (Avena)
• Siconio, infiorescenza particolare
• Ciazio, infiorescenza particolare
• Ombrella composta (Carota)

Le sporofilli

Gli elementi fertili del fiore (sporofilli) sono organizzati in:

Ogni pistillo deriva dal ripiegamento di uno o più carpelli.

L’androceo è formato dagli organi di riproduzione maschili, detti stami, si distinguono:

• Androceo (microsporofilli): costituito dall’insieme degli stami.
• Filamento.
• Antere: inserito alla sommità del filamento e inserita ed è composta da due teche.

Ogni teca contiene uno o due sacche polliniche nei quali si trovano i granuli pollinici (gametofito maschile).

Ogni granulo contiene 3 nuclei, una cellula vegetativa e due cellule spermatiche.

Formato da uno o più pistilli composti da:

• Stilo
• Stigma
• Ovari

Morfologia del gineceo.

Gineceo: costituito da uno o più pistilli. Il pistillo può essere formato da 1 o più carpelli.

Gineceo monocarpellare. Gineceo pluricarpellare.

Nel secondo caso i pistilli possono essere separati (apocarpici) o saldati (sincarpici).

Se saldati, i pistilli possono avere un’unica cavità (uniloculari) o più cavità (pluriloculari).

Pistillo sincarpico uniloculare. Pistillo sincarpico pluricellulare.

L’ovulo

All’interno dell’ovario è contenuto l’ovulo (macrosporangio omologo alle gimnosperme), ed è formato:

• Funicolo (FU): base dell’ovulo che lo fissa all’ovario.
• Nocella (N): massa parenchimatica che contiene il sacco embrionale (s).
• Tegumenti (T): uno o due tegumenti che racchiudono la nocella.
• Micropilo (M): l’apertura dove entrano i tubetti pollinici.

Ovario supero (Ranuncolo). Ovario infero (Rosa canina). Ovario semi-infero (Alchemilla).

L’impollinazione

Angiosperme: alleanza con animali per impollinazione, mentre l’impollinazione zoofila ha permesso un’impollinazione più efficiente e con la produzione di meno polline (meno energia).

Gimnosperme: l’impollinazione avveniva attraverso il vento, infatti ne veniva propagato in enorme quantità.

I vettori più importanti rimangono gli insetti, legame che si identifica con poche specie.

I vettori dell’impollinazione.

Zoofila: impollinazione ad opera del vento, tipica delle specie che vivono.