Botanica generale - specie vegetali

Programma del corso

Concetto di specie

Classificazione, nomenclatura e ranghi tassonomici.

L'evoluzione delle piante terrestri

Briophyta, Pteridophyta, Gymnospermae, Angiospermae.

Ciclo ontogenetico della pianta

Caratteristiche generali e riproduzione nelle Spermatophyta.

Botanica speciale

Gymnospermae

Caratteristiche delle principali specie di interesse forestale appartenenti alle seguenti famiglie:

• Cycas revoluta
• Zamiacee
• Gnatales
• Ginkgo biloba
• Taxus baccata
• Araucariaceae
• Abies
• Picea
• Tsuga
• Pseudotsuga
• Pinus
• Cedrus
• Larix
• Sequoia
• Sequoiadendron
• Taxodium
• Cryptomeria
• Metasequoia
• Cupressus
• Chamaecyparis
• Thuja
• Calocedrus
• Juniperus

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Angiospermae

Sviluppo del fiore ed impollinazione, sviluppo del frutto e del seme; disseminazione, dicotiledoni e monocotiledoni. Caratteristiche delle principali specie appartenenti alle seguenti famiglie:

• Fagus
• Castanea
• Quercus
• Betulla
• Alnus
• Carpinus
• Ostrya
• Corylus
• Platanus
• Ulmus
• Juglans
• Tilia
• Populus
• Prunus
• Robinia
• Aesculus
• Acer
• Fraxinus

Rapporti tra vegetali ed ambiente

Clima. Adattamenti agli stress ambientali. Forme biologiche, areali e corotipi.

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Botanica forestale

La botanica forestale è una botanica sistematica speciale che ha lo scopo di studiare l’anatomia, la fisiologia, l’ecologia e l’ecosistemicità di tutte quelle specie che interessano il selvicoltore, studiando anche le relazioni funzionali che si instaurano fra la pianta e l'ambiente in cui questa cresce. Questo permette sia una migliore utilizzazione della pianta, sia una valorizzazione dell'ambiente.

Le gimnosperme, le angiosperme e le pteridofite appartengono alle piante vascolari, cioè a quei vegetali provvisti di un vero tessuto vascolare. Grazie alla differenziazione di queste nuove strutture conduttrici, le piante vascolari conquistarono definitivamente le terre emerse lasciando gli ambienti acquatici. La costituzione di tessuti specializzati consente la conduzione dei liquidi in tutte le parti della pianta. Gli stessi elementi svolgono funzione di sostegno e di conduzione. In più, lo sviluppo di un tessuto di rivestimento, arricchito di lipidi impermeabilizzanti, permette di far fronte al rischio di disseccamento dovuto all’aumento della traspirazione in ambiente aereo, anche grazie alle resine. La costituzione di tessuti meccanici di sostegno è necessaria per un maggior sviluppo delle piante in altezza.

Spermatofite

Nel grande gruppo delle spermatofite, cioè tra le piante che producono seme, sono raggruppate 5 phyla:

• Cycadophyta
• Gnetophyta (gimnosperme seme nudo)
• Gingkophyta
• Conipherophyta
• Anthophyta (angiosperme seme racchiuso nel frutto)

I gruppi di viventi compresi in ciascuna di queste sette categorie principali “Linneo” (Regno - Phylum - Classe - Ordine - Famiglia - Genere e Specie) a qualunque livello della gerarchia, sono detti TAXA.

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Gymnospermae

La parola gimnosperme è un termine di origine greco che significa letteralmente “seme nudo” infatti Ovuli e semi sono portati da macrosporofilli (strobili) e non racchiusi in frutti come nelle angiosperme. Le gimnosperme sono molto antiche, la loro origine risale al carbonifero (345 MHA) e rappresentavano la componente principale del paesaggio.

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Si tratta di piante arboree o arbustive a ramificazione monopodiale. Le foglie sono più o meno rigide, persistenti per vari anni. La struttura del fusto è eustelica, con numerosi fasci paralleli disposti nel parenchima midollare in un regolare anello. Il tessuto legnoso è omoxilo, costituito cioè da Tracheidi tutte uguali con all’interno Vasi Resiniferi, la cui presenza dipende dalla specie. Pochissime specie hanno la capacità di emettere Polloni dalla Ceppaia.

Cycas - Tasso - Duglasia - Sequoia (es. Cycas dopo un incendio)

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Frequente è l’eteroclasia, la presenza cioè di: rami d'allungamento (macroblasti) e rami corti che non portano rami, ma foglie e fiori (brachiblasti).

Apparati riproduttori

Gli sporofilli raramente si trovano isolati, di solito sono riuniti in infiorescenze chiamate strobili o coni.

• MONOICA: Apparati riproduttori maschili e femminili sulla stessa pianta.
• DIOICA: Apparati riproduttori maschili e femminili su piante diverse.

Le microspore o granuli pollinici, sono portati da foglie specializzate dette microsporofilli al cui interno si differenziano le Sacche Polliniche. All’interno di queste sono collocate le cellule madri del polline che, per meiosi, formano 4 granuli di polline (n) ognuno.

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Le macrospore o gameti femminili vengono prodotte negli ovuli. Gli ovuli o ginosporangi sono mantenuti in contatto con l’ambiente esterno grazie a strutture fogliari specializzate dette macrosporofilli. Gli Ovuli rimangono a contatto con l'ambiente esterno almeno fino a quando non è avvenuta l'impollinazione e non sono mai racchiusi in un organo avvolgente come l'ovario delle Angiosperme. Il granulo pollinico trasportato dal vento giunge sul micropilo di un ovulo e passa successivamente nella camera pollinica.

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Classificazione gimnosperme

La classificazione delle gimnosperme proposta da Kramer e Green (1990) prevede due sottodivisioni:

• Cycadophytina: Comprende tutte le specie con il fusto costituito da legno monoxilo.
• Conipherophytina: Raggruppa tutte le specie che hanno il fusto formato da legno di tipo pinoxilo (omoxilo con vasi resiniferi).

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Cycadatae e Ginkgoatae

Le cycadatae e le ginkgoatae hanno la caratteristica, unica fra le spermatofite, di avere gameti maschili ciliati e mobili i quali necessitano di una camera pollinica. Richiedono un adeguato ambiente liquido per poter fecondare l'oosfera. Si tratta di un carattere arcaico (antico), normale nei muschi e nelle felci, mantenuto dagli ultimi rappresentanti viventi di queste due classi.

Cycadophytina

Sottodivisione: Cycadophytina

Le cycadatae sono una classe caratterizzata da notevoli caratteri di primitività (in particolare gli spermi sono ciliati e necessitano di un ambiente liquido per la fecondazione). Si tratta di specie che ricordano nel portamento le palme e le felci arborescenti. Sono arbusti con fusti ingrossati, colonnari e poco ramificati che possono al massimo raggiungere una decina di metri di altezza.

Tutte le specie presentano un midollo molto esteso e hanno un accrescimento lentissimo. Le foglie sono alterne, riunite in strette spirali che formano chiome alla sommità dei tronchi e persistono di solito per 3-10 anni. Le radici restano superficiali e hanno numerosi tubercoli in cui mantengono una stretta simbiosi con diversi capaci di fissare l'azoto atmosferico. Tutte le specie sono dioiche (Apparati riproduttori maschili e femminili su piante diverse).

Gli sporofilli sono terminali sui fusto, i micro e i macrosporofilli sono riuniti in coni che hanno dimensioni molto variabili. Le squame dei microsporofilli possono raggiungere circa 90 cm di lunghezza e portano numerosi androsporangi pelosi, talvolta raggruppati in formazioni che producono spermi ciliati. L’impollinazione è anemofila ma può anche essere legata ad alcuni insetti.

I macrosporofilli possono arrivare a pesare, con ovuli marginali. Dopo la fecondazione l'ovulo nudo si sviluppa in un seme con aspetto drupaceo, talvolta vivacemente colorato. La maturazione dell'embrione può richiedere molto tempo (anche 3 anni in Cycas).

Le Cycadatae sono rappresentate da quasi 140 specie: sono in prevalenza piante distribuite nell'emisfero australe (Oceania, Australia, Africa, Asia e Sud America); nell'emisfero boreale solo alcune Cycas sono diffuse fino all'America settentrionale. Economicamente hanno un valore limitato, ma molte specie sono rare e a rischio di estinzione per distruzione dell’habitat.

In Europa solo alcune di queste vengono coltivate, ma solo per scopi ornamentali: nei giardini delle zone con clima mite della nostra penisola non è difficile trovare Cycas revoluta introdotta nel secolo scorso dalla Cina e dall'Asia tropicale: essa ha un aspetto marcatamente palmiforme con fronde lunghe oltre un metro, provviste di foglioline (pinne) di 20-25 cm di lunghezza.

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Gnetales

Le gnatales appartengono al gruppo più evoluto delle gimnosperme, infatti su queste specie si notano caratteri morfologici che mostrano una transizione evolutiva verso le angiosperme. Infatti, fiori rudimentali (2-4), legno eteroxilo e fecondazione per nuclei spermatici sono elementi che caratterizzano anche le angiosperme.

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Conipherophytina

Sottodivisione: Conipherophytina

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Ginkgo biloba

Questo genere è composto da una sola specie vivente: Ginkgo biloba. Il nome (biloba) si riferisce alla forma del lembo fogliare. Il genere Ginkgo è comparso nel Permiano (circa 200 Milioni di Anni) raggiungendo il suo massimo nel Giurassico e nel Cretaceo. È un albero con foglie decidue, può raggiungere 30-40 m di altezza con un fusto che raggiunge anche una circonferenza di 6-8 m.

La chioma è largamente piramidale con rami sparsi da giovane, più fitti in età matura. La corteccia delle piante giovani è liscia e di colore grigio argenteo, poi si fessura profondamente ed assume una tonalità marrone scuro. I rami sono eteroclasici: i macroblasti, inizialmente verde arancione, virano poi negli anni successivi verso il grigio argenteo e tendono a sfibrarsi, i brachiblasti sono corti e rugosi per le cicatrici fogliari, portano una gemma all'apice.

Le foglie sono molto tipiche, hanno lamina espansa a forma di ventaglio di color verde brillante, diventano poi giallo dorate in autunno prima dell'abscissione. Esse non hanno nervatura centrale ma i fasci decorrono paralleli e si suddividono in tutta la lamina fogliare. Le foglie risultano riunite in ciuffetti di 3-5 sui brachiblasti.

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Maturità sessuale e caratteristiche riproduttive

La maturità sessuale è raggiunta verso i 30-40 anni. Il ginkgo è specie dioica, cioè gli organi riproduttori sono portati sui brachiblasti di due individui diversi. I microsporofilli sono riuniti in amenti (grappoli) lunghi e penduli. Gli spermi sono ciliati e mobili, come nelle Cycadatae. I macrosporofilli consistono in un lungo peduncolo che porta due ovuli sostenuti da un piccolo cercine anulare rilevato. L'impollinazione è anemofila e avviene verso la metà di aprile quando ha anche inizio la fogliazione. La fecondazione è ritardata ed avviene all'inizio dell'autunno dopo 4-6 mesi, quando il seme (di norma uno dei due ovuli, abortisce e casca) ha raggiunto le dimensioni pressoché definitive (2-3 cm).

Il seme ha un aspetto drupaceo con un involucro carnoso di colore rosa arancio che avvolge un “guscio” legnoso nel cui interno c'è una specie di mandorla (l'embrione) che è commestibile. Quando il seme cade (in autunno subito dopo la fecondazione) l'involucro carnoso si deteriora emanando un odore molto sgradevole per la presenza di acidi carbossilici. Al momento dell'abscissione l'embrione non è ancora completamente sviluppato, solo nella primavera successiva il seme è pronto per germinare.

Distribuzione e usi

In Cina e in Giappone il ginkgo è stato coltivato per lungo tempo nei giardini dei templi in quanto ritenuto albero sacro, questo è il motivo per cui questo fossile vivente è riuscito a sopravvivere all’estinzione. Non presenta interesse forestale dal momento che il legno è fragile, viene però coltivato per il suo elevato valore ornamentale. Si presta molto bene per i difficili ambienti urbani perché tollera bene l'inquinamento, non ha parassiti pericolosi, resiste bene alla siccità e sopporta le basse temperature, anche a -35°C non subisce danni. In Estremo Oriente i semi vengono considerati una prelibatezza e vengono mangiati dopo essere stati arrostiti.

Dal momento che l’involucro carnoso ha un effetto molto spiacevole per l'odorato e la sua manipolazione può causare noiose dermatiti, in coltura si privilegiano gli esemplari maschili. Poiché la maturità sessuale avviene verso i 30-40 anni, fino a quel momento non si riesce a distinguere i due sessi, l'unico sistema sicuro è l’utilizzo di esemplari derivati agamicamente da piante di sesso maschile. Normalmente la propagazione si esegue per innesto in quanto le talee, dopo la radicazione, tardano diversi anni a riprendere lo sviluppo vegetativo. Crescita in Altezza (m) Recentemente dal ginkgo è stato ricavato un principio attivo utile nella cura di patologie arteriosclerotiche.

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Genere e specie

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Famiglia Taxaceae

Il genere Taxus è rappresentato da arbusti sempreverdi con foglie appiattite e tenere. Le specie sono dioiche. I microsporofilli sono ascellari e singoli. I macrosporofilli sono formati da un singolo ovulo eretto e terminale all'apice dei rami fertili. Il seme matura in un anno ed è circondato da un involucro carnoso, spesso colorato, rosso in Taxus (arillo). La disseminazione è frequentemente zoocorica. Tutto il genere è dotato di elevata tossicità ed il legno delle Taxacee è caratteristico per i suoi raggi omogenei privi di canali resiniferi.

Legno di Taxus privo di canali resiniferi
Legno di Pinus con canali resiniferi

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Taxus baccata

È comunemente chiamato tasso. Arbusto o albero di media statura, raggiunge 15-18 m d'altezza, può però conseguire dimensioni maggiori in esemplari molto vecchi. È una specie assai longeva a lento accrescimento.