Riproduzione nelle piante

Le spore sono delle cellule particolari che servono per la riproduzione sessuale, esse sono aploidi e

rappresentano il risultato di una divisione meiotica ( quindi vengono detto meiospore ), ma a

differenza dei gameti esse possono dividersi per formare un nuovo organismo. Quando le spore

sono tutte morfologicamente uguali si parla di isospore e si ha l’isosporia, quando invece sono

diverse sia ha l’eterosporia e le spore sono dette eterospore e si dividono in macrospore femminili

presenti dei macrosporangi e microspore maschili presenti nei microsporangi. Germinando, le

macrospore formeranno individui capaci di produrre solo gameti femminili, mentre le microspore

formeranno individui capaci di produrre solo gameti maschili.

Le piante terrestri

Le piante terrestri si dividono in due gruppi: le briofite e le tracheofite.

1) Briofite: sono piante piccole e mancanti di vasi conduttori, inoltre hanno una limitata

prevenzione contro la perdita di acqua, quindi la loro vita e la loro riproduzione è strettamente

legata alla presenza di acqua. Esse riescono ad adattarsi a tutti i climi e riescono a vivere in

diversi tipi di habitat. Questa loro capacità di adattarsi ad ambienti estremi dipende dal fatto

che hanno un’ elevatissima efficienza fotosintetica. Esse presentano delle similitudini con le

alghe, come la presenza di un gametofito in grado di svolgere la fotosintesi, la presenza di

clorofilla a, b, carotenoidi e xantofille, la mobilità in acqua dei gameti maschili grazie al flagello

e le pareti composte da cellulosa e pectina. Le briofite hanno sviluppato delle soluzioni

innovative che le avvantaggiano, ovvero la presenza di uno sporofito pluricellulare che cresce

per mitosi e genera per meiosi più spore delle alghe, così da avere più probabilità di

sopravvivenza sull’ ambiente terrestre. Le spore non hanno i flagelli ma pareti più resistenti. Il

gametofito in alcuni casi possiede un sistema conduttore simile a xilema e floema, sviluppano i

gametangi che proteggono i gameti e sviluppano gli stomi e la cuticola che non copre tutta la

pianta per permettere all’ epidermide di assorbire acqua e sali minerali. Esse però hanno alcuni

limiti, come una scarsa regolazione della traspirazione, necessitano di acqua durante la

riproduzione sessuata e non hanno né vasi né fibre sclerenchimatiche. Il ciclo biologico delle

briofite consiste nello sviluppo del gamete femminile nell’ archegonio e lo sviluppo di quelli

maschili nell’anteridio. Quando i gameti maschili sono maturi raggiungono nuotando

nell’acqua quelli femminili per fecondarli. È per questo che hanno bisogno di acqua durante la

riproduzione. L’oosfera fecondata produce uno sporofito, che porta in cima una capsula detta

sporangio chiusa da una caliptra entro la quale le cellule diploidi ( sporociti ) per meiosi danno

origine alle miospore, che una volta che sono maturi e l’opercolo si stacca volano via con il

vento per essere trasportate. Dopo il rilascio delle spore, lo sporofito muore, ma il gametofito,

munito di un meristema all’apice superiore, continua ad allungarsi e può durare molti anni. Le

briofite hanno anche un valore commerciale per alcune attività che riescono a svolgere come

concime e combustibile.

a) Muschio: il gametofito aploide di un muschio ha un fusto sottile con un tessuto vascolare

primitivo. Su fusto sono presenti delle radichette dette rizoidi e ci sono minuscole foglioline

appiattite, monostratificate e ricche di clorofilla. Il muschio assorbe i nutrimenti tramite

l’aria, quindi può essere usato come indicatore per rilevare il livello di inquinamento. Lo

sporofito diploide, è immerso nel gametofita perché esso gli fornisce i nutrimenti. Il ciclo di

un muschio inizia con la fecondazione che porta alla formazione di uno zigote che

crescendo si sviluppa in sporofito unito al gametofito. Una volta che è maturo viene detto

meiosporangio e forma le spore per meiosi, che poi vengono rilasciate e germinano

formando un germoglio sulla testa dell’anteridio, o andare sulla testa di un archeogonio sul

gametofito femminile. Le spore che vengono rilasciate dall’ anteridio entrano

nell’archeogonio fecondando il gamete al suo interno.

b) Embriofite: nome per indicare tutte le piante terrestri.

c) Epatiche: il loro nome deriva dalla somiglianza con il fegato. Esse sono formate da un tallo

di forma più o meno circolare ancorata al suolo tramite rizoidi. Esse possono svolgere sia

una riproduzione sessuata, che asessuata. Quella sessuata comporta la formazione di

strutture dette anteridiofori e archegoniofori che si sollevano dal tallo tramite un picciolo.

A maturità, i gameti maschili nuotano verso l’archeogonioforo fecondando la cellula uovo.

Dopo la fecondazione, gli sporofiti si sviluppano sotto l’archeogonioforo. La riproduzione

asessuata comporta la frammentazione del tallo o lo sviluppo di coppe di gemme che si

staccano dal corpo del tallo per formare una nuova pianta.

d) Antocerote: è composto da un tallo al cui interno si instaurano cianobatteri azoto-fissatori

e entro il quale si formano gli archegoni e gli anteridi. I gameti maschili rilasciati dagli

anteridi nuotano fino agli archegoni dove fecondano la cellula uovo formando lo zigote. Lo

sporofito cresce continuamente e forma delle corna. A maturità, la sommità dello sporofito

si apre e le spore si liberano dalla capsula.

2) Tracheofite: esse presentano le tracheidi per trasportare acqua e minerali e hanno una

struttura generale composta da foglie, fusto e radici. Le tracheofite hanno risolto i problemi

legati all’ambiente acquoso in cui vivono. Esse assorbono acqua e sali minerali tramite le radici

che hanno anche la funzione di ancorarle al terreno. Inoltre assorbono l’anidride carbonica

dall’acqua tramite gli stomi, trasportano le sostanze assorbite dalla pianta tramite lo xilema e

la linfa elaborata tramite il floema. Esse riescono a controllare la perdita di acqua tramite il

rivestimento con cellule epidermiche. Esse si dividono in:

a) Pteridofite: (piante senza semi) le pteridofite hanno una struttura del corpo perfezionata,

infatti hanno tessuti conduttori efficienti rivestiti da lignina che dà loro resistenza, hanno i

fusti molto resistenti e capaci di sostenere la pianta anche per diverse decine di metri,

hanno le radici capaci di assorbire acqua a profondità elevate. Questa struttura è detta a

cormo. Esse vivono in zone umide e ombrose e si riproducono rilasciando spore e non

producono semi. Vengono quindi chiamate piante vascolari senza semi. Il loro ciclo

biologico è come quello dei muschi ma hanno degli sporofiti ramificati e indipendenti dal

gametofito. Gli sporangi sono nella pagina superiore all’ interno di sori e producono le

spore aploidi che crescendo formano il gametofito. Lo sporofita tollera climi asciutti,

mentre il gametofito richiede ambienti umidi. Le pteridofite sono più comunemente

chiamate felci e ad esse appartengono ad esempio l’equiseto, lo scolopendrio e le corna

d’alce.

b) Gimnosperme: (piante con semi nudi) esse presentano semi e polline, quindi non

necessitano di acqua per la riproduzione sessuata. Attualmente ci sono 4 linee evolutive di

piante a semi oltre alle piante a fiore: le cicadi, le ginkgofite, le gnetofite ( comprendono il

genere Ephedra e sono composte da legno eteroxilo con trachee e tracheidi e hanno i semi

avvolti in uno strato carnoso simile al frutto, hanno strutture simili agli stami e mancano

dell’archegonio ) e le conifere ( comprendono pini, abeti, larici, cipressi e tassi. Sono diffuse

nell’emisfero boreale e hanno sia i fiori maschili che quelli femminili, inoltre il loro fiore è

primitivo e si chiama cono o pigna e solitamente gli sporofiti sono unisessuali). Il ciclo

biologico di una pinacea comprende la formazione di polline degli strobili formati da molti

microsporofilli. Sul lato inferiore di ciascun sporofillo si sviluppano due microsporangi

all’interno dei quali i microsporociti vanno incontro a meiosi formando le microspore

aploidi. Il nucleo di ciascuna microspora si duplica per mitosi dentro la stessa parete

formando un nucleo generativo e uno vegetativo che continuerà a dividersi per mitosi

formando altre cellule vegetative. Il granulo pollinico maturo ( gametofito maschile ) ha 2

ali che facilitano la sua dispersione tramite il vento. Le pigne sono formate da scaglie o

squame legnose e su ognuna di esse di formano due ovuli composti da un megasporangio (

nocella ) che contiene un megaspora cito, protette da un tegumento che ha un poro

attraverso il quale entra il polline per fecondare il gametofito femminile. Il megaspora cito

forma 4 megaspore aploidi per meiosi di cui 3 degenerano e solo una si sviluppa per mitosi

formando il megagametofito. Anche la nocella si sviluppa per mitosi accumulando sostanze

di riserva per l’embrione. La fecondazione avviene solo quando il megagametofito è

maturo. La fecondazione avviene con la deposizione di un granulo pollinico su un cono e

viene catturato da una struttura che fuoriesce dal micropilo e viene trasportato sulla

nocella grazie a segnali chimici che fanno riassorbire i liquidi. La cellula uovo fecondata si

divide formando il preembrione che formerà l’embrione. Si forma l’involucro del seme e il

cono si ingrandisce diventando legnoso. Il cono si apre disperdendo i semi quando compie

2 anni, ma i semi germineranno solo nella primavera successiva mantenendo uno stato di

dormienza. Quando il seme germina esce per prima la radichetta, poi si allunga l’ipocotile

che porta i cotiledoni fuori dal terreno. I cotiledoni si nutrono grazie ai nutrienti nel

gametofito femminile e poi si ingrandiscono fuoriuscendo dall’involucro del seme. Nel

frattempo si sviluppa anche la radice e la pianta inizia a fare fotosintesi quando viene

colpita dalla luce.

c) Angiosperme: (piante con semi protetti)

Motivi di successo delle piante a semi: non necessitano di acqua per la riproduzione sessuata,

proteggono e nutrono il gametofio femminile tramite il megasporangio, il gametofito maschile

viene trasportato tramite vento, animali o altri fattori ricevendo nutrimento e protezione, la

crescita secondaria produce il legno che fa crescere la pianta in altezza per sfruttare meglio

l’energia luminosa, polline e semi permettono la ricombinazione genica.

I cicli biologici

Il ciclo biologico è il susseguirsi delle diverse fasi della vita attraverso le quali gli organismi si

riproducono e quindi si perpetuano cambiando il loro patrimonio genetico. Per gli organismi

cellulari, il ciclo biologico può coincidere con quello vitale, mentre negli organismi pluricellulari

esso rappresenta solo il periodo che intercorre tra l’origine e la riproduzione escludendo,

solitamente, la morte. Si parla di ciclo perché non si considera una singola pianta, ma tutta la

specie, che continua a vivere grazie alla riproduzione. Per sempli