Corso di botanica per scienze veterinarie

FILOGENESI NEL REGNO VEGETALE

Ci sono teorie che affermano che gli eucarioti siano dei procarioti simbionti, alcuni sono in grado di fotosintetizzare poiché possiedono pigmenti molto simili alla clorofilla.

PROCARIOTI: organismi in grado di fare fotosintesi poiché presentano delle membrane con clorofilla, leggermente diversa da quella degli eucarioti. Sono rappresentati dalle ALGHE AZZURRE che hanno capacità di movimento, non sono vere e proprie piante ma sono dei batteri.

EUCARIOTI:

• ALGHE: (equivalente delle spugne nel regno animale): gruppo di eucarioti più antico, non hanno differenziamento istologico. Non hanno strutture sessuate quindi si riproducono solo vegetativamente, dando origine a piante identiche alla madre. Esistono alghe verdi, rosse, brune e gialle; si sono differenziati i seguenti gruppi poiché la luce riesce a penetrare in base alla profondità solo con alcuni raggi. Presentano una riproduzione ESTERNA: entrambi i sessi

rilasciano in acqua moltissimi gameti flagellati che svolgono piccoli movimenti. L'incontro/fusione è CASUALE. QUESTE SPECIE SULLA TERRA FERMA PRESENTANO DEI LIMITI: non possono controllare il proprio contenuto idrico (si seccherebbero) e non possono sorreggersi sul terreno dato che non presentano strutture differenziate. - BRIOFITE (primo passaggio terra-acqua equivalente agli anfibi). Presentano le prime strutture differenziate ma mantengono in acqua la fase riproduttiva. Possiedono gameti maschili con flagello che perciò hanno bisogno di acqua per raggiungere quello femminile, quindi rimangono sempre adese alla pianta madre. Questi organismi sono: - EPATICHE: sono come alghe, lamine verdi che vivono sulle rocce ma hanno l'epidermide differenziato che secerne una cera che consente di vivere fuori dall'acqua (scambio regolato). - MUSCHI: anche il muschio ha un abbozzo di differenziamento ma sono condannati a rimanere piccoli poiché non hanno un

fusto e non hanno foglie/radici ma estroflessioni.- PTERIDOFIDE ( passaggio associabile ai rettili). Rappresentate dalle FELCI, seguono un importante passaggio evolutivo poiché compaiono tutti gli organi differenziati tipici delle piante tranne il fiore, infatti hanno ancora un sistema riproduttivo antico con gamete maschile flagellato.- GIMNOSPERME (equivalente di uccelli). Rappresentate dalle CONIFERE, seguono l’abbandono definitivo dell’acqua, si sviluppano infatti: fusto possente per sorreggersi, strutture che regolano gli scambi idrici, gameti non flagellati.- ANGIOSPERME (equivalente dei mammiferi). Rappresenta un gruppo evolutivo più recente, hanno evoluto il fiore e la comparsa di alcuni petali. L’evoluzione non segue passaggi così netti ma funziona come una rete in cui tutte le varie forme evolutive comunicano tra loro.

ANATOMIA DELLA PIANTA

La pianta è un organismo generalmente composto da: RADICI, FUSTO, FOGLIE E FIORI (frutti e

1. RADICI: originano filogeneticamente dalle pterofite. Sono organi posti generalmente sotto terra (ci sono eccezioni che presentano radici aeree come per esempio le Mangrovie).

CAPACITÀ: PERCEPIRE LA GRAVITÀ, infatti tendono a espandersi verso il basso, GEOTROPISMO POSITIVO, questo è mediato dal fatto che siano in grado di leggere le sostanze chimiche quindi tendono a muoversi anche per concentrazione da gradiente minore a gradiente maggiore (espansione laterale).

CRESCITA PERENNE: per occupare sempre nuove zone non occupate con sostanze nutritive.

FUNZIONI:

• MECCANICA: ancorare l’individuo al suolo.
• SCAMBIO: scambia sostanze dall’interno all’esterno e viceversa: entra acqua e sali minerali, ed escono sostanze chimiche, spesso tossiche, per la lotta intra ed extra specifica.
• COORDINAMENTO: sistema di controllo della pianta attraverso sostanze chimiche e/o impulsi elettrici.

STRUTTURA: Le radici sono delle prosecuzioni

del fusto e del sistema di trasporto, sono di forma cilindrica. Sono costituite da 3 zone: - ZONA GLABRA (priva di peli): prima parte della radice che si trova seguendo la ramificazione sottoterra del fusto. È costituita prettamente da LIGNINA e ha funzione di solo ancoraggio della pianta al suolo. - ZONA PILIFERA: è coperta di strutture sottili come capelli rappresentate da estroflessioni citoplasmatiche chiamate PELI RADICALI, che si distribuiscono su tutta la superficie. Mano a mano che la radice cresce verso il basso, questi peli spariscono e perdono la loro funzione di assorbimento di acqua e sali minerali e di espulsione di sostanze xenobiotiche per le piante circostanti. - ZONA APICALE: è lunga pochi millimetri ed è costituita solamente da un sottile rivestimento chiamato CUFFIA. È la parte più sensibile alla gravità, all'umidità e alla variazione di acqua. Subito sotto la cuffia, sono presenti delle cellule indifferenziate.

che durante la crescita si differenziano progressivamente.

2. FOGLIE: sono organi verdi perché contengono un pigmento chiamato CLOROFILLA che, assorbe lunghezze d'onda molto energetiche, riflettendo le lunghezze d'onda verdi, e ciò determina il loro colore. Quando si presentano gialle/rosse significa che non è presente la clorofilla e i restanti pigmenti assorbono le radiazioni verdi ma riflettono quelle rosse o arancioni.

FUNZIONI:

• GARANTIRE LA FOTOSINTESI
• TRASPIRAZIONE

La FOTOSINTESI è un processo biochimico che, grazie alla clorofilla, cattura energia solare e la trasforma in energia chimica contenuta nei legami chimici tra carbonio e molecole organiche. La pianta assorbe CO2 e grazie all'energia chimica prodotta, la trasforma in zuccheri (C6H12O6), con conseguente scarto di ossigeno.

6 CO2 + 6H2O + LUCE SOLARE → C6H12O6 + 6 O2

Il glucosio prodotto viene sfruttato dalle piante stesse per sintetizzare le molecole ad

alto contenuto energetico, definendosi ORGANISMI AUTOTROFI. La fotosintesi avviene in due fasi:

• FASE LUMINOSA: avviene nella membrana dei TILACOIDI dei cloroplasti, dove è concentrata la clorofilla. Viene catturata l'energia luminosa per rompere le molecole di H2O e sintetizzare ATP e NADPH. Inoltre viene liberato O2 dall'idrolisi dell'acqua.
• FASE OSCURA (chiamato ciclo di Kalvin): avviene nello stroma del cloroplasto dove sono localizzati gli enzimi. Le piante utilizzano ATP e NADPH per trasformare il carbonio inorganico (CO2) in carbonio organico (glucosio).

TRASPIRAZIONE: consiste nell'emissione in atmosfera di vapore acqueo. È un processo di trasporto dei liquidi dalle radici alle foglie, per garantire la circolazione dell'acqua. Il trasporto avviene mediante due sistemi:

• CAPILLARITÀ: capacità dell'acqua di risalire contro gravità per qualche metro, mediante forze deboli che contrastano la

gravità terrestre.

OSMOSI: l'acqua si sposta dalla zona più concentrata a quella meno concentrata (nelle parti più alte della pianta). Le piante concentrano quindi i soluti perdendo acqua. Per le piante in aree desertiche la strategia evolutiva è calibrare le perdite di acqua. Le piante sono in grado di regolare la traspirazione ma non possono arrestarla, altrimenti perderebbero le foglie, ciò accade quando l'acqua nel terreno è assente o gelata, per questo motivo le piante arrestano i processi metabolici, vanno in letargo.

STRUTTURA: Sono costituite da una lamina di spessore ridotto costituita da:

1. PAGINA SUPERIORE
2. PAGINA INFERIORE

Sono entrambe costituite da uno strato di epidermide che separa l'interno dall'esterno, presentano strutture che regolano lo scambio gassoso: Partendo all'esterno troviamo lo STRATO CEROSO (sopra la pagina superiore) che impedisce l'eccessiva traspirazione e per protezione;

PELOSITÀ (sotto la pagina inferiore) dove si crea uno strato d’aria ferma èsatura di vapore, più STOMI che sono aperture dell’epidermide, controllata dalle cellule di guardia cheregolano gli scambi gonfiandosi.

3. PARENCHIMA: si trova tra i due strati di epidermide, ed è costituito da:

• TESSUTO FOTO: parte sintetizzante della foglia formata da cellule a palizzata ricche di cloroplasti, qui viavviene la fotosintesi.
• TESSUTO: costituito da cellule tondeggianti, favorisce gli scambi gassosi.
• VASI: per il trasporto della linfa.

4. SENSORI (organi sensoriali): le foglie creano una comunicazione tra la pianta e l’ambiente infatti percepiscono irumori, movimenti, luci, sostanze… e rispondono.

FUSTO (TRONCO):3. Non è sempre presente (nelle felci ad esempio è assente). È il corpo assile della piantache sostiene le foglie e le collega alle radici, rispetto alle quali si sviluppa in senso opposto.

(geotropismonegativo).Può presentarsi modificato in: rizoma (vanno sottoterra come nella liquirizia), bulbo (ricco di amido,garantisce la fioritura) e tubero (accumulo di amido per sé stessi, è sottoterra).

FUNZIONE:

1. COMPETIZIONE PER LA LUCE SOLARE: basato sulla conquista di una maggiore altezza dell'apparato fotosintetico per raggiungere maggiore luce solare. Rappresenta un sistema evolutivo per sopravvivere.
2. SERBATOIO DI ACQUA: in alcune specie come cactus e baobab.
3. RISERVA DI ENERGIA.

FIORI (delle angiosperme):

1. Rappresenta l'organo che contiene l'apparato riproduttivo (OGNI PIANTA POSSIEDE ENTRAMBI I GAMETI). È formato da foglie modificate, ai fini evolutivi, con la caratteristica di essere colorate e profumate in modo di garantire il successo riproduttivo, per avvisare gli agenti impollinatori PRONUBI (insetti). Gli impollinatori vengono attratti dal nettare di cui si nutrono, quando entrano nel fiore si sporcano con il polline.

(contiene il gamete maschile) e poi spostandosi lo portano in altre piante.

Il NETTARE rappresenta una scoperta evolutiva recentissima che però comporta il problema della produzione inferiore di gameti. Per ridurre la possibilità di perdere il polline, le piante hanno modificato la loro struttura e hanno progressivamente indotto gli animali ad adattarsi ad essa, cosicché la cerchino sempre, mediante un processo di COEVOLUZIONE.

I fiori sono colorati per risaltare in un ambiente verde (pochi fiori sono di colore verde, piante che fioriscono in inverno); il profumo aggiunge delle informazioni in più, quando il fiore si apre si sente il profumo e ciò significa che il nettare è maturo, consente di agire su distanze maggiori.

STRUTTURA: Uguale alle foglie (=insieme di foglie modificate). Inizialmente origina da un bocciolo, che è una struttura racchiusa da foglie verdi dette SEPALI che poggiano sul TALAMO. All'interno troviamo i PETALI,

colorati evistosi; quando fiorisce il fio