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Le tappe dell'evoluzione vegetale

4 miliardi di anni fa: formazione della crosta terrestre.

3 miliardi di anni fa: compaiono le prime strutture organiche capaci di auto-duplicarsi.

2 miliardi di anni fa: comparsa dei primi batteri procarioti capaci di assorbire sostanze organiche (progenitori degli animali). Comparsa dei batteri contenenti batterio-clorofilla e capaci di ottenere energia dai raggi solari (progenitori dei vegetali).

Sintesi della prima molecola di vera clorofilla – Clorofilla a – da parte delle alghe azzurre procariotiche che successivamente si organizzano in colonie. L'attività degli organismi vegetali arricchisce l'atmosfera di ossigeno e gradualmente si forma lo strato di ozono che scherma i raggi UV provenienti dal Sole.

Compaiono le cellule eucariotiche con compartimentazione interna ed organuli: nucleo, mitocondri, plastidi, ecc. Successivamente si formano i primi organismi pluricellulari.

Comparsa della gamia con la formazione di zigoti diploidi che trasmettono alla discendenza un numero maggiore di combinazioni geniche. Comparsa della meiosi che comporta rimescolamento del genoma (speciazione).

Nel Cambriano (600 milioni di anni fa) si presentano le condizioni per l'emersione dall'acqua. Nel Siluriano (490 milioni di anni fa) i primi organismi del regno delle piante escono dall'acqua. Tra le prime piante emerse abbiamo le Briofite (muschi) che formano un embrione ma non possiedono tessuti differenziati.

Da 438 a 245 milioni di anni fa la Terra è dominata dalle Pteridofite che formano tessuti ed organi. Da 245 a 70 milioni di anni fa: si diffondono e dominano la terra le Gimnosperme che formano il seme. Da 70 milioni di anni fa ad oggi: si diffondono e dominano le Angiosperme che formano semi, fiori e frutti.

Entità vegetali e tappe evolutive

Cambiano le entità caratterizzate da tappe evolutive ben precise. Tra i vegetali che non sono emersi e che non sono organizzati in un corpo somatico (in embrioni), ci sono le Tallofite (alcuni creano dei Regni a parte):

• Procarioti: non sono organizzati in un compartimento, non hanno il nucleo, il materiale genetico non è racchiuso. Regno Monera: Batteri, Cyanophyta.
• Eucarioti: Le cellule si dotano di compartimenti, delle zone dove sono contenuti diversi composti all'interno di un nucleo. Regno Protisti: (unicellulari) vegetali (diatomee), animali (protozoi), funghi (saprofiti).

Briofite (muschi) -> Pteridofite (felci) -> Spermatofite (seme, pianta):

• Gimnosperme: non hanno fiore e frutto, il seme è nudo.
• Angiosperme: hanno il seme racchiuso all'interno di una struttura (frutto)
• Monocotiledoni: (prati, tappeti erbosi) non presentano strutture legnose.
• Dicotiledoni: contengono due foglie embrionali, presentano una variabilità ampia di portamento e di soma (alberi, arbusti, prati).

Cormofite e regno plantae

Rappresentano una svolta fondamentale dell'evoluzione vegetale: l'emersione dall'acqua. Sono tutte pluricellulari e producono veri tessuti e organi (foglie, fusto, radici) che costituiscono il Cormo Trimembro.

Dalle molecole all'individuo

Biochimica vegetale: alla base di ogni individuo ci sono le molecole organiche. Citologia vegetale: più molecole formano parte di un organulo sub cellulare. Più organelli formano una cellula.

Si occupa dell'organizzazione citologica: studio della cellula -> Cellula Eucariotica Vegetale. Cellula altamente organizzata, con notevole sviluppo di membrane che delimitano organuli cellulari devoluti a speciali funzioni. Principali componenti:

• Reticolo endoplasmatico e Apparati di Golgi: coinvolti nella sintesi e nel trasporto di lipidi, proteine e zuccheri.
• Lisosomi: contengono enzimi idrolitici, capaci della rottura della molecola d'acqua (utile nella fotosintesi).
• Perossisomi: effettuano reazioni che portano alla formazione di perossidi.
• Nucleo: contiene il materiale ereditario.
• Plastidi: processi fotosintetici e accumulo di riserve.
• Mitocondri: metabolismo ossidativo.
• Vacuolo: (Colori, profumi, veleni) osmometro cellulare con funzioni di riserva e accumulo di prodotti secondari.
• Parete cellulare: delimita l'intera cellula, dando forma e solidità.
• Membrana plasmatica: separa il protoplasma dalla parete cellulare.
• Citoscheletro: formazione di ciglia e flagelli, fibre del fuso, correnti citoplasmatiche.
• Citosol: porzione cellulare esclusa dagli organelli sopra citati.

Istologia vegetale

Più cellule formano un tessuto. L'istologia è quella branca della biologia che studia come si organizzano le cellule per formare tessuti specializzati. I tessuti si formano grazie all'azione di particolari cellule che mantengono i caratteri giovanili e si duplicano per tutta la vita, queste cellule sono dette Meristematiche. La presenza di queste cellule rende i vegetali degli organismi ad accrescimento potenzialmente indefinito.

Le cellule meristematiche si associano tra loro per formare Meristemi: cellula o insieme di cellule iniziali indifferenziate che hanno la facoltà (attuale o potenziale) di moltiplicazione indefinita. Dai meristemi prendono poi origine i tessuti adulti o definitivi.

Classificazione dei meristemi

• Embrionali: costituiscono l'embrione o sono in diretta continuità genealogica con lo stesso. Sono i responsabili dell'accrescimento in lunghezza delle piante (primario) e sono localizzati all'apice del fusto e delle radici.
• Secondari: derivano da cellule adulte che riacquistano la capacità di duplicarsi. Sono i responsabili dell'accrescimento in spessore della pianta (secondario, avviene in un secondo momento). I più importanti sono il cambio cribro vascolare e il fellogeno.

Tessuti adulti o definitivi

Vengono classificati in base alla funzione svolta:

• Tegumentali: Rivestono e proteggono la pianta. Le piante hanno bisogno di acqua per sopravvivere e quindi hanno formato dei tessuti per conservare l'acqua all'interno del corpo. Sono formati da cellule vive, salvo alcuni di origine secondaria (sughero). Sono posti esternamente a tutti gli altri tessuti (tegumentali esterni) o all'interno (tegumentali interni). Sono eterogenei, come costituzione, origine e struttura.
• Primaria: (giovani) rivestono le pareti:
• Epidermide: protegge le parti aeree della pianta.
• Rizoderma: protegge le radici.
• Endoderma: protezione interna.

• Secondaria:
• Sughero: si differenziano a seconda dell'utilizzazione.

• Parenchimatici: Sono tessuti attivi perché costituiti da cellule vive. Sono tessuti caratterizzati dal fatto di avere cellule vive separate da cospicui spazi intercellulari. Costituiscono la maggior parte sia della massa tessutale del corpo della pianta, sia delle foglie, del fusto, delle radici, ed anche dei frutti e dei semi. Hanno un aspetto “relativamente” non specializzato ma svolgono numerose funzioni (fotosintesi, respirazione, riserva delle sostanze) la stragrande maggioranza delle attività metaboliche della pianta è assunta da questi tessuti. Tipologie:
• Parenchima clorofilliano: in una foglia: per la ricchezza di cloroplasti nelle sue cellule è deputato alla funzione fotosintetica.
• Parenchima di riserva: in una cariosside di frumento (at-am): al suo interno si accumula l'amido secondario.

• Meccanici: Proteggono la pianta dalle sollecitazioni meccaniche. Uno dei primi problemi che si è imposto alle piante in seguito all'emersione dall'ambiente acquatico è stato quello di dover provvedere al loro sostegno nell'aria che è 800 volte meno densa dell'acqua. Per il sostegno del proprio corpo le piante hanno seguito tre diverse strategie:
• La prima strategia, basata sul TURGORE CELLULARE, è quella che ritroviamo nelle piante più piccole e nelle parti più giovani di una pianta. Si basa sul fatto che quando le cellule sono turgide esse sono più solide e quindi gli organi sono eretti o “distesi”.

Per piante che si elevano nell'aria ad una certa altezza intervengono le altre due strategie basate sui tessuti meccanici specializzati:

• Collenchima: è un tessuto vivo, con pareti di natura celluloso-pectica ed estensibili, così da costituire un ottimo supporto nella zona di crescita per attiva distensione.
• Sclerenchima: con pareti spesse, quasi sempre dure e lignificate. Costituisce il tessuto meccanico della parte adulta della pianta, quello che consente ad essa di svilupparsi nell'atmosfera superando i 100 metri di altezza.

• Conduttori: Trasportano le sostanze nella pianta. Caratterizzano le piante vascolari che hanno raggiunto il più elevato grado di specializzazione. Il trasporto delle sostanze all'interno della pianta avviene in due tessuti conduttori diversi: Tessuto vascolare e Tessuto cribroso.
• Il trasporto avviene con direzioni opposte e parallele: una direzione ascendente nel Tessuto vascolare per la Linfa Grezza (acqua e sali minerali in essa disciolti) dalle radici al germoglio. Una direzione discendente nel Tessuto cribroso per la Linfa Elaborata (soluzioni acquose di zuccheri) dal germoglio alle radici.
• Il tessuto vascolare e quello cribroso non sono tessuti isolati, ma sono integrati in complessi di tessuti chiamati:
• Xilema (dal greco xilos = legno) è composto da tessuto vascolare, da tessuto meccanico e da parenchima.
• Floema (dal greco floios = libro) è formato da cellule e tubi cribrosi, da cellule compagne, da fibre e da parenchimi.

La complessità di questi insiemi di tessuti permette diverse funzioni: trasporto, sostegno, riserva.

Secretori ed escretori

Producono sostanze di varia natura. Nei vegetali distinguiamo:

• Escrezione: eliminazione di prodotti finali della demolizione di sostanze organiche espulse come scorie del ricambio.
• Secrezione: espulsione di sostanze alle quali sono riservati compiti funzionali.

Tra escrezione e secrezione la distinzione è convenzionale perché gli escreti hanno anch'essi una certa funzione, come per esempio: richiamo pronubi, protezione da parassiti, difesa da eccessiva traspirazione, protezione di ferite.

Morfologia vegetale

L'insieme dei tessuti formano un organo. L'insieme degli organi formano l'organismo.

Organulo (sta dentro la cellula) -> Organo (insieme di cellule che compongono tessuti) -> Organismo (corpo completo).

Gimnosperme (piante con i semi 'nudi')

Le Gimnosperme sono piante arboree o arbustive molto antiche. La loro storia evolutiva è segnata dalla capacità di produrre semi che però, mancando un vero fiore, non sono protetti da un vero frutto: il nome Gimnosperme deriva dal greco (gymnos spermos) e vuol dire, infatti, "a seme nudo".

Accrescono in altezza e in larghezza il proprio tronco ma producono un legno omogeneo detto omoxilo o legno dolce. Gli apparati riproduttivi maschili e femminili (coni, strobili o pigne) sono separati tra loro – addirittura si possono trovare su individui diversi (piante dioiche: distinzione linee di piante maschili e linee di piante femminili) – e sono sempre raggruppati, cioè un asse che porta numerose piccole squame provviste di sacche polliniche (coni maschili) o di cellule uovo (coni femminili).

Dopo la fecondazione (liberazione del polline), ossia dopo la fusione delle cellule riproduttive maschili con quelle femminili, si sviluppano i semi nudi. Le gimnosperme vivono sempre molti anni (alcuni superano i 2000 anni di età).

Il successo delle Gimnosperme è legato al fatto che esse sono ben strutturate contro la siccità (xerofile o xerofite). Il sughero protegge il tronco, mentre le foglie aghiformi disperdono poca acqua (per evitare l'evapo-traspirazione).

Gimnosperme importanti dal punto di vista ornamentale: Ginkobilova, Cycas, Cedro del Libano, Cipresso, Pino, Abete, Larice, Tsuga, Tasso.

Angiosperme (piante a seme 'protetto')

Comparse circa 135 milioni di anni fa, le Angiosperme dominano attualmente la Terra e rappresentano circa 80% le piante superiori, cioè quelle più evolute. Comprendono piante legnose, quali arbusti e alberi, piante erbacee, rampicanti, piante acquatiche e lianose. Le Angiosperme contano più di 300.000 specie. A seconda che l'embrione possieda 1 o 2 cotiledoni, le Angiosperme si dividono nelle 2 classi: Dicotiledoni e Monocotiledoni.

La diffusione delle Angiosperme, che fioriscono in vari periodi dell'anno, è legata all'efficienza della loro capacità riproduttiva e, in particolare, allo sviluppo del fiore. Il fiore, organo che assicura la riproduzione sessuale, successivamente si trasforma in frutto. Di conseguenza, la diffusione delle Angiosperme è affidata alla disseminazione e cioè al trasporto e alla dispersione dei semi, protetti e veicolati dai frutti.

Dicotiledoni

• Arboree: olivo, tiglio, platano, ippocastano, leccio, acero, castagno, magnolia.
• Arbustive: biancospino, berberis, fotinia, agrifoglio del Giappone, bosso, spirea, lavanda.
• Erbacee: peonia, rosa, centurea, calendula, nigella, papaveri, ortensie, pianta di vetro.
• Erbacee Aromatiche: basilico, salvia, timo, menta, prezzemolo.

Monocotiledoni

• Erbacee a fiore: orchidee, curcuma, iris, agave.
• Erbacee da prato: agrostis, poa, gramigna.

Piante arboree

Si tratta di piante caratterizzate da un fusto legnoso (tronco) che si sviluppa in altezza, raggiungendo misure diverse in base alla specie di appartenenza. Dal tronco partono poi i rami, i quali, insieme alle foglie, vanno a costituire la chioma. Un'ulteriore distinzione importante riguarda la tipologia, ovvero la differenza tra Aghifoglie e Latifoglie.

Aghifoglie

Dette anche conifere e si caratterizzano per la presenza di foglie ad aghi. Sono specie sempreverdi, quindi con una chioma ben folta e persistente anche durante la stagione fredda. Non a caso tollerano bene il freddo e vivono nelle zone di montagna. Assumono la caratteristica forma conica data dalla presenza di rami che diventano via via più corti salendo verso l'alto. Inoltre producono la resina, una sostanza che li protegge dall'attacco di malattie. Generalmente non superano i 20 metri di altezza. (Pini, abeti, cipressi, larici).

Latifoglie

Si presentano con foglie ben sviluppate, più o meno larghe e con margini differenti. Sono caducifoglie, il che vuol dire che con l'arrivo dell'autunno vanno incontro alla caduta delle foglie. Tuttavia esistono anche specie sempreverdi, quali il leccio, il tasso, l'agrifoglio e la sughera. Il tronco può dividersi anche in più parti ed espandersi così in larghezza. Tuttavia questo non significa che si tratti di alberi piccolini, anzi arrivano a raggiungere anche i 30 metri di altezza. Li troviamo per lo più nelle zone a clima temperato. (tiglio, castagno, acero, faggio).

Importante ai fini ornamentali è la dimensione e il portamento dell'albero:

• Prima Grandezza: altezza oltre i 30 m (es: ippocastano).
• Seconda Grandezza: compresi tra 20 e 30 m.
• Terza Grandezza: compresi tra 10 e 20 m (es: olivo).

Piante arbustive

Le piante arbustive sono specie che si caratterizzano per avere un'altezza medio-bassa e uno sviluppo poco accentuato: di conseguenza sono molto adottate nei terrazzi, nei balconi, nei piccoli giardini o in casa come piante da appartamento. Infatti il loro ingombro è ridotto e possono essere coltivate anche in vaso. In genere è necessario effettuare una regolare potatura delle piante arbustive così da tenere sotto controllo l'andamento della chioma. Accrescimento basitono = la lunghezza del fusto non supera mai la lunghezza delle ramificazioni.

Si tratta di una categoria molto ampia, che racchiude al suo interno diverse specie. Spesso per comodità gli arbusti vengono differenziati sulla base del loro uso:

• Piante Aromatiche: il timo, la lavanda, il ginepro, il rosmarino.
• Arbusti Rampicanti: glicine, vite rossa.
• Arbusti fioriti: rose, peonia, rododendri, ortensie.

Differenze arboreo e arbustivo

Nelle piante arbustive il tronco può essere del tutto assente e quindi lo sviluppo avviene in larghezza. In altri casi è presente, ma i rami partono da sezioni più basse, molto vicine al suolo. Molto evidente è anche la differenza in termini di dimensioni e di sviluppo. Gli alberi si espandono in altezza, creando boschi e pinete, mentre gli arbusti sono bassi e ricoprono tutto il suolo, sviluppandosi in larghezza e creando vere e proprie macchie.

Sicuramente, nel momento in cui ci si appresta a scegliere un albero o un arbusto da inserire nel giardino, bisogna sempre analizzarne le caratteristiche e le esigenze. Tipologia di terreno, clima e ritmi di crescita saranno differenti tra una specie e l'altra e per coltivare con amore non possiamo non tenerne conto.

Suffrutici

Pianta perenne che ha solo la parte basale legnosa, emette ogni anno i nuovi getti erbacei che sono annuali, seccandosi al sopraggiungere della stagione meno favorevole. Appaiono simili agli arbusti ma un portamento più basso e strisciante. Tra le suffruticose si ricordano per esempio la salvia.

Piante erbacee

Si indicano genericamente le piante basse con fusto verde e non legnoso. Solitamente le specie erbacee sono annuali, ma non sono rare specie biennali o perenni che, dopo l'appassimento della parte aerea, rinascono l'anno successivo grazie a sistemi di propagazione della radice o del fusto (rizomi o tuberi). Le più importanti sono: cereali, leguminose, industriali, foraggere, orticole, officinali o da fiore. Tipicamente le perenni più diffuse sono di piccole dimensioni, e producono una vegetazione compatta, anche tappezzante, ce ne sono davvero tantissime e vengono utilizzate anche in cucina. L'aspetto interessante e poco conosciuto è che alcune delle specie di piante erbacee più conosciute sono anche dette “industriali” in quanto la loro coltivazione (intensiva o estensiva) serve a produrre materie prime destinate alla trasformazione industriale.