Botanica sistematica e geobotanica

Botanica sistematica e geobotanica

Biodiversità vegetale

Benché la parola biodiversità si sia cominciata ad usare da poco, l’idea era già presente da anni. Un esempio è il vaso di Uruk dove troviamo acqua, piante, animali, uomini e infine gli dèi; tutte le componenti dei viventi sono inseriti nel vaso indicando la forte coesione tra le varie specie, e la biodiversità è proprio questo, il coesistere di specie diverse. Altro esempio che deriva da concetti religiosi è l’arca di Noè dove c’erano coppie di specie per riprodursi e “salvare” le specie esistenti; dietro a ciò c’è consapevolezza della molteplicità di specie e che per salvaguardarle servono due individui. Nell’arca mancano le piante, elemento base della vita in quanto produce ossigeno e alimento; senza piante non ci sarebbe vita.

La parola biodiversità è usata per la prima volta negli anni 80, è un neologismo nato dalla fusione di due parole inglesi, bio e diversity. La parola però deriva dal greco bios (vita) e diversitas (varietà).

Diversi tipi di diversità, dal micro al macro: diversità tra specie (piante, animali, microorganismi...), geni all’interno della stessa specie e diversità tra ecosistemi di cui sono parte.

Vari tipi di differenze: forma, colore, grandezza, morfologia fogliare, morfologia fiorale, frutti, semi, granuli di polline, ecc. Diversità non solo nella forma ma anche e forse soprattutto nella funzione.

Come numero di specie le piante non sono il gruppo più abbondante, ma in peso i vegetali costituiscono tra il 97 e il 99% della biomassa totale. Il numero di specie di piante è distribuito nel mondo, “creando” zone più o meno ricche. Alcune piante sono endemiche ovvero che vivano solo in un determinato territorio mentre altre piante sono presenti in tutto il mondo; esempio la stella alpina è una specie endemica.

L’Italia è un territorio ricchissimo di biodiversità, così come tutta la zona del bacino del Mediterraneo; secondo i dati più recenti (2018) in Italia ci sono 6417 specie e 1778 sottospecie per un totale di 8195 specie.

La diversità vegetale, quindi le piante, sono indispensabili, una risorsa, per tutti i viventi, senza piante non ci sarebbe ossigeno e neppure alimenti; quindi, senza piante non ci sarebbe vita. Oltre che ossigeno le piante producono sostanze organiche necessarie agli organismi eterotrofi, le sostanze organiche formano e producono cibo per tutti, le piante sono produttori primari. Alcuni animali si cibano direttamente delle piante, mentre altri si cibano di animali che mangiano vegetali, altri ancora sono animali onnivori che possono sopravvivere anche senza gli altri animali. Le piante potrebbero vivere senza animali mentre gli animali senza piante non potrebbero vivere.

Le piante oltre a cibo e ossigeno producono anche altro, ad esempio assorbono il carbonio prodotto dall’uomo; le piante servono per animali di allevamento, sono nutrimenti per animali di cui noi ci cibiamo e da cui prendiamo materie prime come ad esempio latte, pelle, cuoio, eccetera; producono biocarburanti come ad esempio biodiesel; producono biomasse che producono energia; producono legno, materiale importantissimo da costruzione; proteggono il suolo dagli agenti atmosferici tramite una copertura vegetale; ruolo importante nel ciclo dell’acqua che aiutano ad accumulare acqua piovana nelle falde che poi viene usata dall’uomo; inoltre le piante sono risorse genetiche, ovvero piante selvatiche sono costante riferimento che aiutano a migliorare piante coltivate.

Numerosi servizi derivanti dalle piante come tabacco (fumo), vino, birra, medicine, carburanti, veleni, materiali (ad esempio il lino, cotone, eccetera), le piante mantengono in vita gli impollinatori.

I vegetali possiedono caratteristiche strutturali e fisiologiche che li rendono diversi ovvero: la parete cellulare, i plastidi e il vacuolo. Le piante hanno anche un altro elemento rispetto agli animali, ovvero l’accrescimento indefinito, crescono tutta la vita, cosa che negli animali non esistono. Nelle piante ci sono i meristemi che permettono questa crescita. Le piante sono organizzate in moduli ripetitivi, che se tagliati permettono di rigenerare altre piante, in alcune piante è un modo di propagazione (esempio lo stolone). Ogni anno abbiamo nuovi fiori, nuove foglie.

Come è nata la sistematica?

I primi studi risalgono ad Aristotele, il quale intuì la differenza tra piante e animali, in basa all’osservazione della differenza di nutrirsi tra i due. Teofrasto, discepolo di Aristotele, diede il nome binomio alle piante, un po' quello che è il nome e cognome per noi esseri umani. Egli si occupò anche della classificazione delle piante in base ai luoghi dove vivevano. Si osservò che le piante potevano essere usate in medicina, nasce un’opera importante “De materia medica” con la descrizione di piante mediche, comprensiva di denominazione, distribuzione geografica, descrizione, preparazione, eccetera. Le piante medicinali vennero utilizzate solo in seguito, circa nel medioevo, e solo da qui ci si è interessato a queste piante attraverso lo studio di esse e la pubblicazione di numerosi manuali.

Linneo aveva visto che alcune piante erano simili tra loro e che potevano essere inserite nello stesso contenitore (la famiglia) mentre altri organismi erano fortemente diversi. Egli viene riconosciuto un po' come padre della botanica, la nomenclatura binomia viene attribuita a lui anche se, come si è visto, deriva dal passato. Dare un nome alle piante le conosciamo, significa avere un legame e conoscere di più su essa, dare un nome significa attribuirgli un sostantivo unico.

Il nome scientifico è formato dal genere, che è condiviso da altri, dall’epitelio specifico, che è il “nome umano” per noi, e dall’autore che ha studiato e descritto. Esempio Fagus sylvarica L. (autore, in questo caso Linneo, quindi L); nome comune è faggio. Noi studiamo la sistematica ma è un metodo di studiare ideato dall’uomo, la sistematica varia; essa ci aiuta nello studio e nella classificazione ma è artificiale, astratta.

Tassonomia è uno strumento ed è la disciplina che si occupa della classificazione gerarchica di elementi. Deriva dal greco Taxis ordinamento e nomos norma o regola. Ordinare secondo regole o norme, creare un ordinamento suddividendo scegliendo regole o norme di classificazione. La tassonomia sono queste regole di ordinamento che crea un sistema di classificazione. La parola tassonomia è legata alla parola taxon (taxa al plurale) ovvero categoria o entità.

Sistemi di classificazione

Aristotele propose un primo schema di classificazione basato su criteri “oggettivi”, creando un sistema gerarchico.

Quali sono le regole/criteri su cui si basa il sistema di classificazione?

Classificazione artificiale: basata su uno o pochi criteri esterni, quale può essere l’utilità.

Classificazione meccanica: basata su una o più caratteristiche interne, scelte arbitrariamente, esempio Linneo che ha classificato in base al numero di stami nei fiori, attenzione negli apparati riproduttivi. Essa si basa solo sull’osservazione, bisogna considerare più caratteri per “creare” al meglio la classificazione.

Classificazione naturale: basata su numerose caratteristiche interne. La teoria di Darwin mise in crisi l’idea stessa di specie e trasforma il concetto di categoria tassonomica di “insieme di entità simili” a “insieme di entità che hanno avuto origine comune”.

Classificazione filogenetica: basata su numerose caratteristiche associate a una interpretazione evolutiva. Haeckel fu uno dei primi che sottolineò che la filogenesi doveva essere alla base della classificazione.

Il sistema più moderno usato oggi è quello delle APG che tiene conto dei legami genetici ma essendo un sistema e metodo nuovo ancora deve assestarsi.

Riepilogo

Tassonomia: insieme di criteri e principi che ha come obiettivo la formazione di un sistema di classificazione. La classificazione crea il sistema gerarchico diviso in specie, genere, famiglia, ordine, classe, divisione, regno.

Sistema gerarchico

Alla base di questa struttura astratta c’è la specie, unico oggetto reale, o meglio, più che specie è l’individuo ad essere reale. Mentre gli altri livelli di questa scala gerarchica sono astratti, dei contenitori teorici. Più specie appartengono allo stesso genere, più generi simili appartengono alla stessa famiglia. In realtà la specie non è lo stadio inferiore in quanto in alcuni casi è possibile trovare sottospecie o varianti.

Man mano che le conoscenze si formano, si è pensato di dare dei suffissi, dove possibile, a ogni “scatola” teorica. Esempio: la specie della mela è Malus domestica dove malus indica il genere.

Cultivar: un gruppo di sottospecie che racchiude le specie coltivabili.

Perché è importante dare un nome scientifico? Perché il nome scientifico è una convenzione universale che ci permette di comunicare anche con persone che parlano altre lingue. Esiste sì un nome comune che varia a seconda del paese e della lingua che si parla, però per riuscire a comunicare esiste un nome scientifico. Spesso utilizziamo il nome di una specie come nome comune, ad esempio quercia che però corrisponde ad un genere intero di cui fanno parte moltissime specie.

Ogni specie ha un nome scientifico binomia, formato da due nomi che corrisponde al nome della specie, proposta da Linneo. La Malus domestica non esiste in natura, ha progenitori selvatici che coltivandole sono diventate domestiche subendo numerose modificazioni.

Malus domestica (Borkh.) Borkh.

Malus= genere; domestica= epiteto specifico. Domanda esame. Genere sempre lettera maiuscola ed epiteto sempre lettera minuscola.

Accanto al nome della specie va sempre indicato l’autore: la persona che per prima ha descritto validamente la specie e le ha dato un nome. È buona norma che i nomi latini siano sempre scritti in corsivo! (ma non i nomi degli autori) Borkh è lo studioso Borkhausen, c’è due volte il suo nome, perché? Perché tra parentesi c’è l’autore e il nome fuori tra parentesi è colui che ha modificato in seguito il nome. In questo caso il nome è lo stesso.

Se non si conosce l’epiteto generale si può usare anche solo il genere aggiungendo sp.: Malus sp.: una specie di malus; Malus ssp: diverse specie di malus; Malus cfr.: si è determinata la specie ma non si è sicuri si scrive cfr. (=confronta) prima del nome della specie. Cultivar: si indicano le varietà agrarie coltivate; generate a scopo di coltura. Esistono dei registri di cultivar dove sono registrate perché sono varietà non presenti in natura ma generate.

Il codice internazionale di nomenclatura per le alghe, i funghi e le piante: insieme di regole e raccomandazioni per fornire un nome ad una specie nuova. Viene aggiornato periodicamente perché aumentano le conoscenze. È un testo standard scientifico globale. Pur essendo aggiornato periodicamente parte dalle idee di Linneo. A cosa serve un codice di nomenclatura? Serve per evitare errori, ad esempio dare lo stesso nome a specie diverse. È utile per scrivere un protologo (breve descrizione) va allegato sempre un campione così da evitare errori, magari qualcuno si accorge che quel campione appartiene ad un’altra specie già descritta.

Dare un nome a una nuova specie; Verificare se una specie ha già un nome; Verificare se un epiteto specifico è già in uso; Scrivere un “protologo” per un nuovo nome di specie; Scegliere un “tipo”, esemplare di riferimento per il nome di una nuova specie; Pubblicare validamente un nuovo nome; Comprendere i sinonimi; Verificare se un nome è legittimo o illegittimo.

International Plant Names Index (IPNI): Archivio internazionale dei nomi delle piante che ci permette il controllo immediato, comprende un archivio con tutti i nomi, sinonimi e nomi errati.

In sintesi, la tassonomia si compone dei seguenti passaggi:

• Descrizione: caratterizzazione e diagnosi degli aspetti;
• Classificazione: organizzare in un sistema;
• Nomenclatura: dargli un nome in base alle regole;
• Identificazione: riconoscimento di campioni e la loro attribuzione a un taxon.

Classificazione e identificazione sono completamente diversi; l’identificazione è il riconoscimento di campioni già descritti. Tassonomia insieme di regole che si seguono quando si cerca di mettere in ordine.

Le specie

La specie è l’unità di base nella classificazione degli organismi viventi. La specie è il livello base ma la specie è un concetto astratto, l’unica cosa reale sono gli individui stessi. Nella specie troviamo caratteri di fondo uguali per tutti ma ci sono anche caratteristiche molto differenti che ci aiutano a differenziarsi perché la natura è varia, c’è diversità ma allo stesso tempo ci sono caratteristiche comuni che permettono di raggrupparli in una stessa specie. Non si è identici ma ci sono caratteri importanti che “stabiliscono” l’appartenenza alla stessa specie. C’è un margine di tolleranza, non è necessario che siano identici ma ci sono dei margini di diversità. L’appartenenza ad una specie ha un fondamento biologico, ovvero quella di riprodursi per creare nuovi individui, però ci sono anche i cosiddetti ibridi che non vanno molto d’accordo con il concetto di specie. Nel tempo si è modificato l’approccio alle specie da parte dell’uomo. Quindi inizialmente i primi approcci si sono basati sull’aspetto esteriore (approccio morfologico), con l’ampliamento di conoscenze si è visto che non c’è solo aspetto esteriore ma anche interiore, nascono quindi diversi tipi di approccio.

Approccio tipologico

Si prende un campione e tutti gli elementi identici al campione fanno parte della stessa specie, aspetto morfologico, esteriore, mi fisso su caratteri che non sono propriamente importanti. Approccio statico che porta al riconoscimento di uguaglianze e differenze tra individui. Approccio superato perché porta ad errori, tipo ad esempi piante identiche o molto simili che dal punto di vista evolutivo sono completamente diverse. Le specie non sono immobili, non sono immutabili ma nel tempo variano, quindi riferirsi a modelli statici è inappropriato. Se ci basiamo solo sulla morfologia si sbaglia perché bisogna tener conto della variabilità intraspecifica. È stato utile per osservare somiglianze o differenze morfologiche ma da solo non basta. L’approccio morfologico è quello pratico ma per descrivere nuove specie non basta.

Approccio biologico

Si basa sul raggruppare in una specie, esseri che sono riproduttivamente isolati da altri gruppi, in caso di ibridazione si genera un organismo non fertile. Tutto ciò adatto per gli animali superiori.

Approccio ecologico

Organismi fenotipicamente simili, che occupa una nicchia ecologica.

Approccio filogenetico

Basato sulla genetica che ha avuto un’enorme spinta attraverso gli studi di Darwin e permette di interpretare le somiglianze come espressione di rapporti di parentela, intesa come maggiore o minore distanza da un antenato comune. Modificazioni che avviene da una generazione all’altra e molto lungo che permette alla specie di adattarsi all’ambiente per sopravvivere. Approccio filogenetico che ricostruisce la storia così come la vediamo, concetto evoluzionistico di specie.

Una possibile definizione che racchiude questi approcci: una specie è un insieme di organismi viventi, separati da altri gruppi, che possiede caratteristiche simili tra loro. Ogni specie è legata all’ambiente in cui vive ed ha la possibilità di creare individui simili tra loro.

Teoria di Darwin

Gli organismi viventi subiscono un continuo processo di cambiamento in relazione al continuo variare delle condizioni ambientali in cui vivono. La diversità che abbiamo davanti a noi è frutto delle continue pressioni dell’ambiente. Ciò che noi descriviamo è valido per noi, qui ed ora. Tutto ciò grazie allo studio del DNA e dei genomi che vengono trasmessi da una generazione all’altra. I genomi possono variare, attraverso mutazioni spontanee, ibridazione o ricombinazione. L’ibrido può produrre nuove specie se esso è fecondo, dando via ad una specie con genomi diversi ai genitori.

Speciazione

Insieme di processi di formazione di più specie discendenti, la speciazione avviene sempre e può avvenire in due modi:

Principali meccanismi di speciazione

L’isolamento può avvenire in 4 modi diversi, individui isolati della stessa specie avviene un allontanamento iniziale che può essere fisico o riproduttivo, se è solo fisico la specie rimane una, se c’è allontanamento riproduttivo crea sottospecie e se questo allontanamento è prolungato nel tempo nascono due specie diverse.

• Allopatrica: la nuova popolazione si origina per isolamento geografico (e quindi riproduttivo) dovuto alla presenza di barriere (oceani, montagne, deserti).
• Peripatrica: (o” effetto del fondatore") un piccolo numero di individui va a costituire una nuova popolazione in una nuova area (colonizzazione), realizzando quindi l’isolamento geografico.
• Parapatrica: avviene all’interno di popolazioni non del tutto isolate geograficamente, ai margini della distribuzione della specie di origine (gradienti ecologici).
• Simpatrica: non c’è isolamento geografico.