Biodiversità

BIODIVERSITA’

Introduzione…

Il termine biodiversità deriva dal greco bios che significa vita, e dal latino diversità che significa

differenza o diversità, quindi quando parliamo di biodiversità studiamo la vita differente degli

organismi che popolano il pianeta terra. Il concetto si basa s una contrapposizione (risalente

all’antichità) di tutti gli organismi viventi in due categorie fondamentali. Avevamo i vegetali (esseri

viventi che né si muovono e né mangiano) e gli animali (esseri viventi che si muovono e mangiano).

Si cambiò idea attraverso gli studi di Darwin del 1880 e di Steiner del 1917 in particolare si capì che

anche se le piante non hanno 5 sensi come gli animali ne posseggono molti altri tutto ciò si capì

soltanto grazie allo studio della neurobiologia.

"Non è un'esagerazione affermare che l'apice della radichetta, avendo il potere di dirigere i

movimenti delle parti adiacenti, agisce come il cervello di un animale inferiore; il cervello essendo

situato nella parte anteriore del corpo riceve impressioni dagli organi di senso e dirige i diversi

movimenti della radice" (Charles Darwin)

Esempi di piante collegate ai sensi degli animali:

● Udito: codariocalyx montsouris

● Olfatto: cuscuta

● Tatto: mimosa pudico o ancor meglio la pianta carnivora (Dionaea muscipula)

Organismo autotrofi (si nutrono solo esclusivamente tramite la fotosintesi) sono organismi sessili e

per questo motivo la loro mobilità è limitata a gameti o spore, sviluppano superfici esterne come

radici e foglie, hanno un accrescimento indefinito che può durare secoli nessun sistema nervoso ma

hanno una circolazione aperta. Ectotermia

Organismi eterotrofi (si nutrono per ingestione) mobili, sviluppano strutture interne come

intestino, polmoni e reni, accrescimento finito, sistema nervoso centrale circolazione chiusa.

Ectotermia o Endotermia

La diversità della vita sulla terra è frutto dell’EVOLUZIONE essa si può spiegare come il cambiamento

genetico nel corso del tempo. Tutte le specie sono legate ad antenato-discendente in base ad essi è

possibile creare un’organizzazione gerarchica della biodiversità.

- Aristotele organizzò tutti gli organismi conosciuti, dal più semplice al più complesso, in quella che

chiamò Scala Naturale, creando una delle prime classificazioni sistematiche della storia.

- Georges-Louis Leclerc naturalista francese, pubblicò un’enciclopedia in cui descrisse tutti gli

organismi vegetali e animali conosciuti. Dimostrazione della modificazione di alcuni caratteri rispetto

a quelli dei genitori durante la discendenza.

- Georges Cuvier utilizza le conoscenze di anatomia per classificare gli animali sulla base dei

ritrovamenti fossili. Fu uno dei primi scienziati ad introdurre la teoria ed il concetto di «estinzione».

Molto critico sulla veridicità delle teorie evolutive. PADRE DELLA TEORIA DEL CATASTROFISMO

. pensiero evoluzionista

- Jean Baptiste Lamarck teoria dell’uso e del disuso ed ereditarietà dei caratteri acquisiti durante la

vita 2

Darwin e il suo principio

Charles Robert Darwin Raccoglie e colleziona durante il viaggio campioni

animali e vegetali, osserva il mondo naturale intorno a lui. Piante e animali sono

soggetti a un processo di selezione che spiegherebbe i cambiamenti delle

popolazioni naturali nel tempo. Intuisce che l’origine di nuove specie e

l’adattamento all’ambiente sono processi estremamente correlati. L’Origine

delle specie sottolinea due punti fondamentali: - Esistenza dell’evoluzione -

Selezione naturale come meccanismo evolutivo.

Esiste, per natura, una grande variabilità: gli individui di ogni specie differiscono

l’uno dall’altro per caratteri che insorgono in modo casuale

Super-proliferazione: ogni generazione produce più prole di quanta possa sopravvivere: la

competizione tra gli individui determina una “lotta per l’esistenza” Arrivano a riprodursi solo gli

individui che nella competizione hanno il sopravvento (“sopravvivenza del più adatto” – selezione

naturale). La qualità di “più adatto” si manifesta nel successo riproduttivo, unico evento rilevante ai

fini dell’evoluzione

Trasmissione dei caratteri: il più adatto in quel momento e in quell’ambiente trasmette alla

discendenza i suoi caratteri e quindi l’evoluzione procede per piccoli passi: “Natura non facit saltus”

Nel tempo si producono nuove specie

Come opera la selezione naturale? Piccole differenze tra gli individui per una determinata

caratteristica fanno sì che la probabilità che gli individui con il carattere più favorevole abbiano più

probabilità di sopravvivere e riprodursi e questo porta ad un aumento di quel carattere nella

generazione successiva. speciazione

Nel tempo si producono nuove specie ( )

Che cos’è una specie?

- Si definisce specie un insieme di individui tra loro fecondi e capaci di dare origine a prole

fertile (definizione non applicabile agli organismi che si riproducono solo asessualmente o

vegetativamente e a quelli estinti)

- Si definisce specie morfologica un insieme di individui abbastanza simili tra di loro e tali da

poterli distinguere ad ogni altro gruppo di individui. (Dimorfismo sessuale e condizioni

ambientali possono rendere diversi organismi della stessa specie)

- Specie: entità dinamica che cambia nel tempo difficile da tradurre in una definizione

ASSOLUTA.

Speciazione: Avviene ad opera della selezione naturale che ha agito su di una popolazione per molte

generazioni. La popolazione presenta caratteristiche completamente distinte da quella preesistente

-> nuova specie

Speciazione filetica:

Speciazione divergente:

- Isolamento grafico: interruzione del flusso genico tra la popolazione a causa di barriere

fisiche, in questo modo se si verificano mutazioni casuali queste si diffondono solo all’interno

della popolazione in cui sono state verificate. Si parla di speciazione allopatrica

- Isolamento meccanico: La fecondazione tra due specie diverse è impossibile a causa di una

differenza nella forma degli organi riproduttivi. Si parla di speciazione simpatrica

- Isolamento ecologico: Isolamento riproduttivo senza separazione geografica. La barriera alla

riproduzione è di tipo biologico. Flusso genico interrotto nonostante le due specie occupino

gli stessi spazi territoriali. Si parla di speciazione parapatrica (riguarda popolazioni che vivono

in aree limitrofe, con diverse condizioni ambientali)

Altri meccanismi di isolamento possono essere isolamento post-zigotico

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- Impossibilità di sviluppo dell'embrione

- Impossibilità degli ibridi di sopravvivere

- Impossibilità degli ibridi di riprodursi

Ibridazione: ottenimento di una progenie da genitori che provengono da popolazioni che

differiscono in uno o più caratteri o da due specie differenti.

La POLIPLOIDIA può comportare un’eccezione e permettere di ottenere un ibrido fertile Questo

fenomeno ha permesso la generazione del 40% circa delle specie di Angiosperme oggi esistenti. Un

esempio di specie poliploide che coltiviamo è il frumento.

ALLOPOLIPLOIDE: origina dalla fusione di cellule di specie diverse, ma affini. Contengono corredi

cromosomici parzialmente omologhi, detti omologhi. L’assetto cromosomico di un allopoliploide è

dato da 2n1 + 2n2 che indicano assetti diploidi delle 2 specie di provenienza.

ANFIDIPLOIDE (doppio diploide) per raddoppio di cromosomi: se l’intero organismo ha un assetto

anfidiploide questo può formare gameti normalmente ed è quindi potenzialmente fertile.

RADIAZIONE ADATTIVA: Caso speciale di evoluzione divergente in cui una specie diverge

rapidamente in molte altre nuove specie. Si verifica quando la specie vegetale colonizza un ambiente

nuovo nel quale la competizione è assente. (isole vulcaniche)

EVOLUZIONE CONVERGENTE: Organismi appartenenti a specie diverse che condividono lo stesso

habitat possono evolvere caratteristiche simili. Prese due piante di habitat differente come la

Cactaceae americane ed Euphorbiaceae africane si nota che hanno un fenotipo simile (dipende

ovviamente da modificazioni derivate dal habitat in cui vivono) ma hanno un genotipo

completamente differente.

BIODIVERSITÀ VEGETALE: Gli organismi viventi che vengono tradizionalmente studiati dalla

botanica (scienza che si occupa della biodiversità vegetale) appartengono in realtà a gruppi molto

diversi tra loro.

La comparsa della vita sulla terra

Circa 13 miliardi di anni fa ci fu il big bang, secondo gli scienziati l’origine dell’universo, da esso si

originarono prima del sole dalla nebulosa solare e poi la terra (4,6 miliardi di anni fa). Il nostro

pianeta era un ambiente, superficie incandescente e bombardata da un’infinità di asteroidi (proprio

all’interno di essi avveravano la vita o per lo meno l’acqua, sotto forma di piccole goccioline, ciò ha

dato origine agli oceani). Grazie all'acqua dopo più di un miliardo dalla formazione della terra ci fu

la comparsa delle prime forme di vita. Ricorda per la vita serve sostanza organica (esperimento di

Miller); tutto ha origine dalle cellule primordiali (cianobatteri) che sono delle molecole che

costituiscono membrane fosfolipidiche (testa affine all’acqua e la coda lipidica) queste piccole

cellule erano organismi semplici una sola cellula senza nucleo definito, si nutrivano sintetizzando le

sostanze organiche presenti nell’oceano e vivevano all’interno di esso poiché la terra era povera di

O di conseguenza non vi era lo strato di ozono, ma non era un problema poiché ebbero successo

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perché erano avvolti da uno strato di mucillagine che li proteggeva dai raggi UV, I Cianobatteri

Hanno avuto successo perché erano avvolti da uno strato di mucillagine che li proteggeva dai raggi

UV, e perchè hanno mosso i primi passi protetti dall'ambiente subacqueo. Sono anche di forte

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interesse biotecnologico perché producono diverse sostanze, di cui la maggior parte tossine, che

potrebbero essere in parte sfruttate dall’uomo nella lotta a patologie delle piante.

Cellula procariote: cellule semplice con parete cellulare che può invaginarsi fino a dividere in due la

cellula originaria. Non sono presenti cloroplasti, ma sono presenti delle strutture fibrose che

riescono ugualmente ad effettuare la fotosintesi.

Cellula eucariote: cellula complessa con un nucleo differenziato dai singoli organuli, nel corso del

tempo si sono formate da due simbiosi indipendenti in particolare grazie dell'endosimbiosi, simbiosi

tra un cianobatterio e altre cellule, si sono formati i mitocondri e plastidi. In particolare una cellula

procariota potrebbe aver inglobato altre cellule procariotiche più piccole, che sarebbero andate a

formare i primi organuli separati all'interno di queste cellule semplici.

Tra i primi organuli a formarsi ci furono sicuramente i mitocondri, ma anche

i plastidi. In seguito queste cellule eucariote hanno iniziato ad aggregarsi

formando organismi sempre più complessi, e pian piano hanno cominciato a

colonizzare la terraferma. Questo passaggio è stato molto difficile e

importante: nell'acqua tutto è a disposizione, e l’ambiente esterno

e soggetto a variazioni minime, mentre per diffondersi nel mondo

emerso stato necessario formare strutture specializzate per

assorbire l’acqua e trasportarla nelle varie parti dell’organismo e per

effettuare la fotosintesi. Hanno così dovuto raggiungere il livello di

specializzazione che caratterizza attualmente le piante superiori.

Classificazione

- La sistematica decide i criteri su come classificare gli organismi viventi. Questi criteri sono

cambiati nel tempo: una volta erano basati sulla morfologia degli organismi (forma e

dimensioni), nel tempo si è compreso che questi criteri non erano molto precisi, perché

arbitrariamente stabiliti da noi, quindi si è in seguito passati a criteri biochimici (singole

molecole che compongono i singoli organismi). Oggi invece i criteri sono basati su caratteri

essenzialmente genetici e molecolari.

- La tassonomia invece è il modo di classificare gli organismi in base ai criteri stabiliti sulla

sistematica. Se cambia la sistematica, cambia anche la classificazione dei viventi

(confrontando i libri contemporanei con quelli di un po’ di anni fa si trova una classificazione

molto diversa) la classificazione dei funghi è stata recentemente completamente stravolta.

Il primo criterio di classificazione si fa tra i due domini, procarioti ed eucarioti, che hanno una

struttura cellulare completamente diversa. Al di sotto ci sono i sette regni.

Procarioti:

- Bacteria Eucarioti

:

- Archaea - Animalia - Protista

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- Fungi - Chromista - Plantae

● Gli archea si differenziano dai batteri per alcune particolarità cellulari, ma soprattutto

perché sono presenti in ambienti estremi che sarebbero letali per qualsiasi altro tipo di

organismo. Per questo si suppone che siano stati i primissimi organismi a svilupparsi agli

albori della vita.

● I protisti fanno parte degli eucarioti. Si muovono tramite flagelli o movimenti ameboidi. Sono

per lo più eterotrofi e si nutrono inglobando all'interno della loro struttura cellulare il

nutrimento. In questo gruppo vi sono anche organismi eterotrofi come Euglena viridis, che,

se esposto alla luce riesce a sviluppare la fotosintesi, mentre quando è al buio è un grado di

nutrirsi per fagocitosi.

● Le alghe (non sono un gruppo tassonomico a sé stante) sono organismi semplici che vivono

in ambiente acquatico in grado di svolgere la fotosintesi contenendo clorofilla, possono

essere unicellulari, pluricellulari (tallo) o coloniali. Si riproducono per spore o gameti.

● I funghi sono fondamentali in vari settori come la patologia vegetale, la microbiologia, sono

di interesse medico (penicillina) e ovviamente sono largamente usati in campo alimentare.

Possono presentarsi come funghi microscopici (muffe) oppure con forme grandi e

strutturate (porcini, ovuli)

● I licheni sono una struttura molto complessa, che non è né un alga ne un fungo, ma sono

formati da due organismi in simbiosi mutualistica tra esemplari di questi due gruppi. Il fungo

aiuta l’alga nella nutrizione minerale, e l’alga ricambia con gli zuccheri che produce con la

fotosintesi. Sono molto importanti perché possono produrre antibiotici, possono essere

utilizzati come coloranti, ma soprattutto sono degli importanti bioindicatori di inquinamento

ambientale. Grazie alla loro struttura particolare possono vivere centinaia di anni, essendo

resistenti alle varie condizioni climatiche, ma sono sensibili all’inquinamento. Posso quindi

essere il metro per calcolare l’eventuale aumento di inquinamento in una determinata zona.

● Tutte le piante sono organismi eucarioti fotoautotrofi e sono divise a loro volta in vari taxa

di ordine inferiore:

- Spermatofite: piante superiori munite di radici, fusto, foglie. Il nome deriva dal fatto che

sono piante munite di seme. All’interno delle spermatofite troviamo due grandi taxa:

gimnosperme e angiosperme. Le prime hanno il seme nudo, non protetto da un frutto. Le

seconde sono piante a fiore che nella maturità avranno semi protetti dai frutti. Fra le

gimnosperme il gruppo di importanza maggiore è quello delle conifere (pini, abeti, cipressi,

larici, sequoie). Le angiosperme sono divise a loro volta in dicotiledoni (seme con due

cotiledoni, foglia retinervia, radice principale e secondarie, fiori a multipli di 4-5, struttura

del fusto eustelica, polline) e monocotiledoni (foglie parallelinervie, apparato radicale

fascicolato, fiori a multipli di 3) 6

- Briofite: piante erbacee molto semplici (muschi, epatiche e antoceri), non hanno una

struttura complessa ben distinguibile come le spermatofite, vengono per questo definite

tallofite (tallo si usa nonostante non abbia più valore tassonomico e identifica tutti gli

organismi pluricellulari con un'organizzazione molto semplice), sono più simili ai funghi come

struttura, non si distinguono organi né veri e propri tessuti specializzati. Sono state

probabilmente le prime piante a colonizzare l'ambiente terrestre.

- Pteridofite: sono rappresentate dalle felci, piante a cormo, ma comunque più semplici delle

piante superiori. Si riproducono per spore non hanno ancora i semi. Le felci hanno foglie

specializzate sulla cui faccia inferiore si possono vedere puntini neri che sono gruppi di spore.

Nomenclatura delle piante

La nomenclatura è un sistema di denominazione di oggetti, procedure o principi in una data

categoria. Il principio di assegnazione di un nome può variare, ma solitamente esso è basato su

convenzioni relative all'ambiente in cui si sta agendo. Il più celebre scienziato fu Linneo che ne rese

popolare uno dei più noti esempi, egli usò il sistema di nomenclatura binomiale per dare un nome

agli animali e alle piante.

Il Codice Internazionale per la Nomenclatura delle Piante Coltivate (CINPC) supplementa le regole

del Codice Internazionale di Nomenclatura Botanica con un insieme di norme che riguardano il nome

botanico di cultivar, gruppi di cultivar, ibridi di sfruttamento commerciale e chimere da innesto. Esso

fornisce anche informazioni di interesse legale, amministrativo e commerciale.

La specie viene indicata con un binomio latino (secondo il sistema creato da Linneo). Il primo nome

identifica il genere (Caratteristica della pianta, nome popolare, personaggio a cui il genere è

dedicato, ad ogni nome corrisponde uno ed un solo genere), il secondo è l’epiteto specifico (quando

si definisce l’epitelio si può disporre in varie fasce ad esempio l’ambiente, le caratteristiche, l’origine,

l’utilizzo…. Esso si può utilizzare anche per piante diverse) (es. Triticum aestivum).

Per indicare una specie bisogna scrivere il nome del genere con la lettera maiuscol