Concetti per esame di Botanica generale

Appunti di botanica

I funghi

I funghi sono organismi eucarioti eterotrofi, essi presentano strutture cellulari diverse, infatti possono essere unicellulari (lieviti) e pluricellulari. I funghi sono tallofite (non hanno vasi), cioè sono privi di radici, foglie e fusto. Essi sono costituiti da strutture tubulari denominate ife, queste danno origine alla germinazione delle spore e nel loro insieme costituiscono il micelio (perenne 2-3 secoli). Le ife sono generalmente divise per mezzo di setti, se questi non sono presenti, le ife vengono dette cenocitiche.

I funghi sono organismi dipendenti, infatti possono comportarsi da:

• Saprofiti: decompongono e si nutrono di sostanza organica morta;
• Parassiti o patogeni: utilizzano piante ed animali viventi (uomo);
• Saprofiti (micorrizico): rapporto mutualistico tra fungo e piante, da cui entrambe le specie traggono vantaggio.

Le sostanze di riserva sono i lipidi, il carbonio (glicogeno) e (glicerolo) e sostanze minerali. I funghi riescono a colonizzare ambi habitat, sia terrestri che acquatici.

Il ciclo vitale dei funghi è influenzato dalla disponibilità idrica, dalla temperatura, dall’umidità, dal pH, dalla luce e dall’areazione. La maggior parte dei funghi hanno optimum di temperatura tra 15-35 °C (mesofilli). L’umidità è un fattore molto importante per lo sviluppo fungino (90-100%), anche il pH del substrato se elevato impedisce lo sviluppo, (preferiscono ambienti tendenzialmente acido). Per quanto riguarda l’aria, esistono pure dei funghi aerobi ed anaerobi (stanno nel rumine).

Le ife sono strutture tubulari e nel loro insieme costituiscono il micelio, che può essere considerato il risultato finale della duplicazione e ramificazione ifale. La parete cellulare rappresenta l’interfaccia tra l’ambiente e l’organismo. Esso è costituito da polisaccaridi (80%), da proteine (20%). L’imenio costituisce la parte più esterna all’aria nella parte facciale, se ci sono i tubuli, rappresenta la parte esterna della trama tubulare. Generalmente l’imenio è la struttura incaricata a produrre spore, nei basidi le cellule fertili (basidi) producono spore, negli ascomiceti le cellule fertili sono dette aschi.

La classificazione dei funghi

La classificazione dei funghi è così articolata:

Divisioni

• Zygomicota;
• Ascomycota;
• Basidiomycota;
• Chrystomycota;
• Glomeromycota.

Ascomycota: questa divisione comprende circa 33000 specie, si comportano da saprofiti e parassiti, ne sono un esempio i tartufi (Tuber), l’oidio (Oidium). La struttura caratteristica e è l’asco, luogo in cui avviene la cariogamia e la divisione meiotica, con la successiva formazione delle ascospore. Gli aschi possono essere liberi (lieviti) o portati in un ascocarpo che a seconda della forma prende il nome di: apotecio, periteccio e cleistotecio.

La riproduzione sessuale avviene attraverso la fusione dei gametangi: anteridio (maschio) e ascogonio (femmina, caratteristica forma di fiasco). I nuclei migrano dall’anteridio all’ascogonio tramite un tricogino e si formano tanti dicarion. Si generano in seguito le ife dicariotiche ascogene. L’ultima ifa si ingrossa e si trasforma in asco, avviene quindi la cariogamia (unione dei nuclei genitoriali) e la successiva meiosi che porta alla formazione delle ascospore endogene. La riproduzione asessuale si realizza con la produzione di conidiospore che si sviluppano all’apice di ife specializzate chiamate conidiofori.

I lieviti sono organismi unicellulari che rivestono una buona importanza nel campo delle fermentazioni. Essi vivono da saprofiti o patogeni e si riproducono asessualmente per gemmazione e sessualmente formando aschi liberi.

Basidiomycota: esistono circa 300 specie, sono funghi prevalentemente saprofiti e parassiti. Ruolo speciale nel campo delle micorrize, i saprofiti si trovano nelle lettiere. La struttura riproduttiva è il basidio (fusione nucleare e successiva meiosi, sono spore esogene) ed è portato dal basidiocarpo nell’imenio.

Il ciclo vitale del Basidiomycota

Riproduzione sessuale che inizia con la fusione di ife monocariotiche che danno luogo ai dicarion. I basidiocarpi presentano stipite o gambo, cappello e imenio (a tubuli, a lamelle o a spine). Riproduzione somatica: avviene con la formazione del micelio grazie all’unione a fibbia delle ife.

I biomi

Gli ecosistemi terrestri, si possono raggruppare in base alla struttura della vegetazione dominante. La distribuzione dei biomi è particolarmente influenzata dal clima: dalla precipitazione e dalla temperatura.

• Foresta tropicale pluviale (stagionale o di montagna): elevate temperature (25-30 °C), abbondanza delle piogge (2000 ml), umidità alta. La zona: America meridionale, alcune parti dell’Asia sud-orientale e nelle isole tra Asia e Australia. Sono presenti alberi (caducifoglie) e sempreverdi, alti anche 30 metri.
• Savana tropicale: caratterizzata da alberi sparsi e da uno strato erboso più o meno omogeneo. La zona: Africa centrale e orientale. Il clima è arido e le precipitazioni sono scarse.
• Deserti sub-tropicali e temperati: meno di 250 mm di precipitazione. Troviamo piante, le succulente.
• Bioma mediterraneo: inverni umidi e miti, estati calde e siccitose. La zona: bacino del Mediterraneo, Sudafrica, Africa occidentale e meridionale. Alberi non alti, querce: macchie mediterranea e Gariga.
• Foresta temperata: caducifoglie: regioni a clima temperato, piogge abbondanti, e le temperature variabili tra estate e inverno. Zone: Europa, Asia orientale e America settentrionale.
• Praterie temperate: la pioggia è tra i 300 e 800 mm, le temperature sono in inverno fredde, ed estate calde e umide. Zone: pianure dell’Asia centrale, Nord e Sudamericane e Australiane. Dominano le Graminaceae.
• Foreste boreali: clima freddo, piante: aghiformi e sempreverdi, alne, caducifoglie (Salix), licheni e muschi (tanti). Zona: America settentrionale ed Eurasia.
• Tundra: regioni artiche, climi nivali, sempre sotto lo zero. Erbe di piccole dimensioni, muschi e licheni.

Sistematica delle piante

Crittogame (non hanno fiori), sono cellulari e vascolari, non hanno organi riproduttivi (felci, muschi e licheni). Fanerogame (hanno i fiori), si suddividono in gimnosperme e angiosperme, e a loro volta le ultime in dicotiledoni e monocotiledoni. Alternanza di generazione: ciclo vitale sessuale in cui si alternano una fase aploide (n) e una fase diploide (2n). Sporofito (2n), gametofito (n).

Interazioni funghi-alghe

Lichene: è un'associazione (o meglio un consorzio) tra un organismo eterotrofo (fungo Ascomycota) ed un autotrofo (alghe verdi). Il lichene è un consorzio, una simbiosi (due organismi viventi diversi vivono assieme). Tale risultato, di queste associazioni, è un organismo che nella struttura non assomiglia a nessuno dei componenti, è una struttura vincente. Il lichene è organismo fra i più resistenti in assoluto capace di vivere in posti dove fungo e alga da soli non sopravvivrebbero. Si sviluppano anche in luoghi e periodi siccitosi. Raggiungono anche i 1000 anni, colonizzano le rocce, gli alberi, i muschi, il cuoio, materiali inorganici. La loro crescita: è influenzata dalle caratteristiche fisiche e chimiche del terreno. I licheni attaccano le scorze acide, ma non quelle basiche. Sono definiti organismi pionieri: per la loro facilità di insediamento u organismi quali: organismi vegetali e animali, sono presenti da altitudine 0 fino a 7000 m e da -35 °C a 60 °C.

Forme di crescita

• Crostosa: fortemente aderente al substrato.
• Fogliare: lobi appiattiti e di dimensioni variabili, sono ancorati per mezzo di rizine.
• Fruticosi: aderenti al substrato solo con la parte basale.

Micorriza

Associazione simbiotica mutualistica che si realizza tra funghi del suolo e radici della pianta. Oggi conosciamo le ectomicorizze e le endomicorizze. La razionale utilizzazione delle micorrize riduce l’uso di fertilizzanti negli impianti agronomici. Inoltre le piante micorrizate presentano resistenze agli stress abiotici e biotici.

Oggi conosciamo le ectomicorizze: funghi (Basidiomycota e Ascomycota) le troviamo nelle foreste boreali, ei pini negli abeti e in Australia. Queste piante micorrizate portano essa ad un’assenza di peli radicali e si formano strutture complesse (radichette).

Le endomicorizze: il fungo avvolge la radice e gli penetra all’interno attraverso l’epidermide. Le troviamo in ambienti mediterranei nei corbezzoli, nei mirtilli in Asia settentrionale e nell’erica.

Briofite (talofite)

Ovvero i muschi: piante non vascolari, in quanto prive di vasi e parti lignificate. Sono composte da gametofito (10 cm) e da sporofito (qualche centimetro), vive a spese del gametofito, sono presenti su rocce, sottobosco della foresta, tronchi di alberi. I muschi contribuiscono in maniera significativa alla biodiversità di ecosistemi (foreste umide, paludi). Sono in grado di sopportare sbalzi di temperatura, irraggiamento e stress idrici, perdono molta acqua infatti vanno in fase latente e hanno dei sistemi per non disidratarsi. Uno dei sistemi per non disidratarsi è quello di cambiare orientazione delle foglioline grazie a meccanismi che limitano l’evaporazione. Altro sistema è quello di adottare una pigmentazione particolare di colore rosso porpora scuro o nero per essere protetti dai raggi ultravioletti. Le briofite si comportano da organismi peciloidrici, ovvero vanno in strato di quiescenza quando la disponibilità idrica non è sufficiente. Briofite e licheni vengono definiti organismi pionieri, in quanto colonizzano i substrati più disparati. Inoltre molte briofite sono anche utilizzate come buoni bioindicatori e pertanto nella valutazione della qualità dell’aria.

I muschi si dividono in: muschi propriamente detti, epatiche e antocerote.

• Muschi propriamente detti sono 15000 specie e lo sporofita è un parassita.
• Epatiche sono 800 specie vivono in zone umide, si suddividono in epatiche fogliose e tallose. Lo sporofito non fa la fotosintesi ed è costituito da piede, seta e capsula. Questo muschio si sviluppa anche per via vegetativa.
• Antocerote sono circa 200-250 specie, si trovano in zone prevalentemente umide, dove l’acqua è sempre presente e strisciano tra le rocce. La riproduzione è sia di tipo sessuale che asessuale. Il gametofito è un tallo dorso-ventrale che forma una rosetta circolare o sub-circolare. Lo sporofito è indipendente, in quanto fa la fotosintesi, in quanto provvisto di tessuto fotosintetico e di stomi regolabili, ma dipende dal gametofito per acqua e Sali minerali. Lo sporofito è quindi parzialmente autonomo. Nelle briofite normalmente lo sporofito non fa la fotosintesi. La riproduzione di questi può essere sia asessuale che sessuale, per sporogamia.

Approfondimento

Il gametangio maschile è l’anteridio, è a forma di sfera e sono contenuti numerosi gameti biflagellati, spermatozoidi che si muovono quando piove nuotando. Il gametangio femminile è l’archegonio, questo è a forma di fiasco e la loro parte basale (ventre), racchiude la cellula uovo. Si formano all’apice del fusticino o dei rami laterali. La riproduzione sessuale: gametangi e gameti (oogamia). Abbiamo due eventi: la produzione di quattro cellule aploidi (n) dopo la meiosi, e la fecondazione o gamia per fusione dei gameti. Dalla fusione si forma lo zigote (2n).

Ciclo biologico di un muschio

Lo sporofito per meiosi produce le spore all’interno dello sporangio (capsule). La spora aploide, germinando, produce un protonema filamentoso e ramificato da cui si sviluppa il gametofito foglioso; su questo sono portati anteridi e archegoni. Gli spermatozoidi flagellati nuotano raggiungendo la cellula uovo all’interno dell’archegonio, ove avviene la fecondazione seguita dallo sviluppo dell’embrione e quindi dello sporofito. Il ventre dell’archegonio, ingrossandosi formerà la caliptra. Ma la riproduzione può avvenire anche per via vegetativa (gemme e propaguli uni o pluricellulari). Si forma così il gametoforo. È il più veloce, conveniente in quanto si replicano organismi adatti a determinati habitat.

Angiospermae - struttura del fiore

Il fiore completo è composto da quattro verticilli:

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

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

Perianzo

La porzione esterna del fiore, composta da sepali (calice) e petali (corolla), è detta perianzio. Il perianzio può svolgere una semplice funzione di protezione oppure una duplice funzione comprendendo anche quella vessillifera. I due verticilli che formano il perianzio possono essere morfologicamente differenti o no. Considerando la presenza o assenza di questi verticilli il fiore può essere:

• Aclamidato (o nudo) quando manca del calice e della corolla, ossia del perianzio o del perigonio (euforbia, salice, frassino).
• Clamidato (o vestito) se è fornito di almeno uno dei suddetti verticilli, ed in tal caso può essere:
  • Monoclamidato asepalo o apetalo è il fiore che presenta la sola corolla (Ranucolaceae- Clematis) o il solo calice (Urticaceae)
  • Diclamidato se presenta entrambi i verticilli (perianzio completo)

Perigonio

Involucro fiorale composto da sepali e petali indifferenziati (tepali). Il perigonio è tipico delle Monocotiledoni, ma è presente anche in diverse Dicotiledoni ad impollinazione anemogama.

Calice

I pezzi fiorali che compongono il calice sono detti sepali e sono in genere di colore verde in quanto assumono una funzione di protezione. Ai fini della sistematica si distinguono due tipi di calice:

• Calice gamosepalo: è composto da sepali saldati almeno alla base a formare un unico pezzo fiorale
• Calice dialisepalo: è composto da sepali liberi, inseriti singolarmente sul ricettacolo.

Corolla

I pezzi fiorali che compongono la corolla sono detti petali e quasi sempre hanno funzione vessillare cioè di attirare gli insetti impollinatori. Ai fini della sistematica, si distinguono due tipi di corolla:

• Corolla gamopetala: è composta da petali saldati almeno alla base a formare un unico pezzo fiorale
• Corolla dialipetala: è composta da petali liberi, inseriti singolarmente sul ricettacolo

In base alla forma della corolla e al suo grado di simmetria distinguiamo:

• Fiori regolari (attinomorfi) quando la corolla ha una simmetria di tipo radiale (o raggiata), quindi ha diversi piani di simmetria (es. Rosaceae)
• Fiori zigomorfi se gli elementi hanno una simmetria bilaterale (fi. bilabiali delle Labiatae, fi. papilionacei delle Leguminosae)

Androceo

L'androceo è formato dagli organi di riproduzione maschile, detti stami (omologhi ai microsporofilli delle Gimnosperme) in cui si distingue:

• Una porzione sterile, filamento
• Una porzione fertile, antere

Ai fini sistematici è di grande importanza il numero e lo sviluppo degli stami, la loro disposizione e la forma delle antere. Il numero degli stami può essere uguale o doppio a quello dei petali oppure superiore, ma raramente inferiore. In base al numero di stami si usa la seguente terminologia:

• Fiori monoandri: provvisti di un solo stame
• Fiori diandri: provvisti di due stami
• Fiori poliandri: provvisti di più di due stami

In base al rapporto anatomico esistente fra gli stami si distinguono i seguenti casi:

• Stami liberi: a filamenti tutti liberi
• Stami monoadelfi: a filamenti saldati in unico fascio che può eventualmente formare un tubo che avvolge il pistillo.
• Stami diadelfi: a filamenti saldati in due fasci
• Stami poliadelfi: a filamenti saldati in più fasci

Alla sommità del filamento è inserita l'antera che è composta da due teche. Ogni teca contiene uno o due sacche polliniche al cui interno si differenziano i granuli pollinici (gametofito maschile). Ogni granulo contiene solo tre nuclei anziché quattro come nelle Gimnosperme, una cellula vegetativa e due cellule spermatiche.

Gineceo

Il gineceo (o pistillo) rappresenta la parte fertile femminile. È costituito dai carpelli fogliari (omologhi ai macrosporofilli delle Gimnosperme) che sono ripiegati da formare una cavità chiusa, l’ovario, entro cui sono contenuti gli ovuli (gametofito femminile). Prendendo in considerazione il numero di carpelli si distinguono:

• Gineceo apocarpico (o coricarpico): se i carpelli restano separati e liberi tra loro ed ogni carpello forma un ovario e per ogni fiore ci sono più pistilli (Magnoliaceae, Ranuncolaceae, Crassulaceae, Platanaceae, Rosaceae)
• Gineceo sincarpico: è formato da più carpelli saldati che danno luogo ad un unico ovario suddiviso al suo interno in uno (ovario monoloculare) o più loculi (ovario pluriloculare) (Papaveraceae, Malvaceae, Boraginaceae, Lamiaceae, Liliaceae, Cruciferae, etc.)
• Gineceo monocarpico: è formato da un unico pistillo costituito da un unico carpello

Nella struttura generale del gineceo si distinguono:

• Porzioni sterile: stilo, prolungamento dell’ovario e stigma, parte superiore del pistillo ed è l'organo sul quale si depositano i granuli pollinici all'atto dell'impollinazione. La forma e lo sviluppo dello stigma è un ulteriore elemento di classificazione.
• Porzione fertile, ovario: parte basale del gineceo che si forma con l’unione di una o più foglie carpellari. L’ovario è un organo cavo, suddiviso in una o più logge, al cui interno è presente il tessuto placentare da cui prendono origine gli ovuli (gametofito femminile).