Botanica - Appunti

EVOLUZIONE E SISTEMATICA

La sistematica è la scienza che studia la diversità biologica e la sua storia evolutiva, con l’obiettivo

di mettere in risalto le diversità e le somiglianze, così da creare uno schema di classificazione.

La sistematica e la tassonomia si riferiscono all’organizzazione e classificazione degli organismi

viventi. Questi due termini hanno significati diversi.

Sistematica

Studio degli insiemi degli organismi omogenei da un punto di vista geno-fenotipico; valuta la

somiglianza e la delimitazione tra gruppi uniformi, attraverso il confronto relativo ai caratteri e

analisi molecolari.

Tassonomia

Sono i principi e le regole della classificazione; teoricamente i modi di classificare, cercando di

interpretare la diversità creando modelli strutturali-comportamentali che si fondano e tentano di

rappresentare gli insiemi naturali analizzati dalla sistematica.

Per il riconoscimento si inizia a osservare la pianta. Le piante hanno due nomi; il primo corrisponde

al genere, il secondo le specie.(Menta verde = Mentha(genere) spicata(specie) L.). Ogni specie ha

un esemplare tipo, un campione secco custodito che è stato indicato come tale dalla persona che

ha dato il nome alla specie; questo viene usato per il confronto. Linneo classifica le piante in 24

classi, basandosi sul numero degli stomi presenti sui fiori “sistema sessuale”. Le regole che

indicano come si devono applicare i nomi, sono raccolte nel Codice Internazionale di

Nomenclatura Botanica.(1867 Parigi)

Categorie tassonomiche

Dominio

Regno Phylum (o Divisione) (des. phyta)

Classe (des. -opsida)

Ordine (des. –ales)

Famiglia (des. –aceae)

Genere

Specie

Ogni livello corrisponde ad una categoria taxon. Al di sotto della specie sono riconosciute le sub

specie(Abies alba apennina(ssp), Cardamine bulbifera garganica(ssp)).

Sviluppo del concetto di regno

Inizialmente vi erano 2 regni(regno vegetale e regno animale), successivamente si è passati a tre

regni(regno protocista, regno vegetale e regno animale), poi quattro regni(regno monera, regno

protocista, regno vegetale e regno animale), cinque regni(regno monera, regno dei protisti, regno

dei funghi, regno vegetale e regno animale), infine si è stabilita una suddivisione di sei regni(regno

archaea, regno dei batteri, regno dei protisti, regno dei funghi, regno vegetale e regno animale).

Classificazione degli organismi viventi

Tre domini: Archaea, Bacteria e Eukarya

Filogenesi e cladistica

La filogenesi è la descrizione della storia evolutiva delle relazioni tra gli organismi. Il metodo

cladistico consente di esaminare le relazioni naturali tra diversi organismi, in base a caratteri

comuni e prevede la loro rappresentazione in un albero evolutivo o cladogramma.

Classificazione dei sistemi vegetativi

Non sempre due organismi simili sono legati in campo parentale. La cladistica si basa sul principio

che la classificazione deve recepire analisi condotte per ricostruire i legami filogenetici.

È importante distinguere le omologie e le analogie.

Le omologie sono somiglianze dovute alla discendenza da un antenato comune; mente le analogie

sono caratteri simili che compaiono indipendentemente, cioè hanno una risposta analoga a

caratteristiche ambientali.

Ogni nodo dell’albero filogenetico rappresenta un punto nel passato a livello del quale le linee

hanno cominciato a divergere.

Metodo morfologico

Si basa sullo studio di alcune caratteristiche del corpo della pianta: presenza, dimensioni, forma,

ecc..Tuttavia presenta alcuni limiti: alcuni taxa hanno scarsa diversità morfologica; non permette

di fare, confronti tra specie imparentate molto alla lontana; parte della variabilità morfologica ha

origine ambientale.

Metodo molecolare

Si basa sulle sequenze di DNA, sia del DNA nucleare che soprattutto di quello mitocondriale e

plastidiale.

Dal regno dei batteri derivano tutti gli eucarioti. Il DNA sparso per la cellula, si delimita

centralmente, racchiuso da una membrana formando il nucleo dove si trova il DNA. La cellula

eucaristica ingloba un cianobatterio che non digerisce e si forma il plastidio.

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LE ALGHE

In generale si può dire che le alghe sono organismi autotrofi che hanno svolto tutta la loro storia

evolutiva in ambienti acquatici e dunque sono privi di tessuti di conduzione dell’acqua su lunghe

distanze e non possiedono un involucro di cellule sterili attorno quelle riproduttive. Comprendono

molti phyla che non sempre sono parentati, per questo si parla di raggruppamento artificiale. La

separazione nei diversi taxa si basa su:

 Caratteristiche citologiche;

 Pigmenti;

 Polisaccaridi di riserva;

 Sequenze genetiche;

organizzazione:

 Piccole cellule solitarie;

 Grandi e complesse strutture pluricellulari;

In ciascun gruppo vi sono uno o più tipi di organizzazione.

Riproduzione nelle alghe

Riproduzione asessuale(agamica):

 Divisione cellulare;

 Formazione di spore, autocolonie o frammentazione.

Riproduzione sessuale: i gameti sono capaci di dare origine ad una nuova alga unendosi 2 a 2. Una

volta uniti possono o dare un’origine diretta oppure avere un periodo di dormienza. Se i gameti

sono uguali si parla di isogamia, se sono diversi per forma e fisiologia si parla di anisogamia, se vi è

uno maschile(flagellato) e uno femminile(immobile) si parla di oogamia. Quello che distingue le

alghe è il ciclo riproduttivo.

Ciclo riproduttivo

Consiste nella fecondazione. Unione di 2 cellule specializzate (spermatozoide e cellula uovo) che

porta alla formazione dello zigote. La prima cellula del nuovo individuo. Nella meiosi si distinguono

tre cicli biologici:ciclo aplonte, ciclo diplonte e ciclo apodiplonte.

Ciclo aplonte

L’unica cellula diploide è lo zigote(alghe)

Ciclo diplonte

Le uniche aploidi sono i gameti(animali)

Ciclo apodiplonte

Alternanza di generazione gametofitica(aploide) e sporofitica(diploide) (piante)

Ecologia

Le alghe vivono in acque dolci, in mare, in acque salmastre e in ambienti umidi, quelle acquatiche

possono essere planctoniche e bentoniche.

Classificazione delle alghe

DIVISIONI

CYANOPHYTA PROCARIOTI

1 RHODOPHYTA

2 CHLOROPHYTA EUCARIOTICI(con cloroplasti circondati da 2 membrane)

3 GLAUCOPHYTA

3 STRAMENOPILI

4 HAPTOPHYTA

5 DINOPHYTA con cloroplasti circondati da più di 2 membrane

6 CRYPTOPHYTA

7 EUGLENOPHYTA

8 CHLORARACHNIOPHYTA

8

Origine delle alghe eucariote

Endosimbiosi primaria: un eterotrofo ingloba un ciano batterio, formando un plastidio(alghe rosse,

alghe verdi).

Endosimbiosi secondaria: un eterotrofo ingloba un’alga eucariote i cui plastidi sono il risultato di

un’endosimbiosi primaria(Cryptophyta, Haptophyta, alcune Dinophyta, Stramenopoli,

Euglenophyta e Chlorarachniophyta).

Endosimbiosi terziaria: un eterotrofo ingloba un’alga eucariote i cui plastidi sono il risultato di

un’endosimbiosi secondaria(Dinophyta).

Phylum Chlorophyta(alghe verdi)

Gruppo molto numeroso e molto importante, vivono in acqua dolce e salata e in ambiente

terrestre molto unico, contengono clorofilla non oscurata da altri pigmenti; vi sono forme

unicellulari, coloniali e pluricellulari. Quelle marine possono essere bentoniche e planctoniche. Da

esse si sono evolute le piante superiori. Hanno una parete dove i polisaccaridi sono organizzati in

micro fibrille, disposte in maniera varia. La composizione della parete varia da:

 Micro fibrille di cellulosa;

 Cellulosa altamente cristallina;

 Micro fibrille di xilani o mannani;

 Alcune hanno pareti calcificate per depositi di aragonite;

Esternamente si può trovare un involucro amorfo di natura polisaccaridica e/o proteica.

I flagelli nelle alghe sono:

 Cellule flagellate(unicellulari o coloniali);

 Forme pluricellulari che formano stadi flagellati nel corso del ciclo vitale;

 In altri non compaiono mai;

I cloroplasti hanno varie forme generalmente avvolti da 2 membrane; tilacoidi impilati a formare

lamelle, pseudo grana o grana. Hanno DNA sparso in tutto il cloroplasto, ma non è mai presente il

nucleoide ad anello e hanno come sostanza di riserva l’amido.

Esistono tutti i tipi di ciclo vitale:aplonte(il più comune), diplonte(raro) e aplodiplonte.

Si distinguono cinque classi:Prasinophyceae, Chlorophyceae, Ulvophyceae, Trebouxiophyceae e

Charophyceae.

Classe Charophyceae

La classe più evoluta delle alghe verdi, comprendono sia forme unicellulari che filamenti

complessi, vivono in acque dolci o ambienti umidi e tutte hanno ciclo aplonte. Comprende cinque

ordini tra cui le Charales

Charales

Pochi generi, tutti di acqua dolce, ma hanno struttura complessa. Sono calcificate e formano i

depositi di carbonato di calcio e magnesio sul fondo dei laghi e per questo sono anche dette erbe

di pietra(stoneworts). I talli sono organizzati in nodi e internodi, hanno una crescita indefinita e

analogamente alle piante erbacee sui nodi sono presenti verticelli, ma questi hanno crescita

definita, in corrispondenza di questi si forma una ramificazione a crescita indefinita. La

riproduzione asessuata avviene attraverso frammentazione del tallo, mentre quella sessuata

avviene per oogamia. A livello dei nodi si formano complessi gametangi pluricellulari detti

globuli(m.) e nucule(f.) attaccati con peduncoli. La parte fertile è circondata da un involucro di

cellule sterili.(globuli di colore arancione).

REGNO DELLA PLANTAE-BRIOFITA

Comprende organismi pluricellulari eucarioti; 3 phyla di Briofite(muschi, epatiche e antocerote) e 9

phyla di piante vascolari( 4Pteridofite, 4Gimnosperme e 1Angiosperme), queste 9 hanno creato un

tessuto conduttore molto sviluppato rispetto alle briofite che sono ancora attaccate agli ambienti

umidi. Piante terrestri

– Briofite

•Hepatophyta Piante non

•Antocerothophyta vascolari

•Bryophyta Archegoniatae

– Pteridofite= Crittogame vascolari

Crittogame (piante a cormo senza semi): Embriofite

•Lycophyta

•Artrophyta

•Pterophyta Cormofite = Piante

vascolari =

– Spermatofite = (piante a cormo con Tracheofite

semi):

•Gimnosperme (4 Phyla)

Fanerogame •Angiosperme (1 Phylum)

Le briofite e le pteridofite sono Crittogame(senza semi); le spermatofite sono Fanerogame(con

semi), inoltre le briofite e le pteridofite sono Archegoniatae. Sono tutte Embriofite.

Emersione dall’acqua

La colonizzazione è avvenuta nel Siluriano inferiore, dopo che l’atmosfera era stata arricchita di

ossigeno dai cianobatteri e si era creato l’ozono; alcune alghe verdi escono dall’acqua e si

adattano a periodi di siccità vicino laghi, fiumi, ecc..

Vi sono alcuni svantaggi causati dal suolo che è molto inospitale(mancavano detriti orga