regno delle piante - Collegio San Giuseppe De Merode

L’EVOLUZIONE DELLE PIANTE
AUTOTROFI FOTOSINTETICI PLURICELLUALRI
LA MAGGIOR PARTE SONO VASCOLARI CON:
•Un sistema radicale che assorbe acqua e nutrienti
•Un sistema aereo (fusti, foglie…) con funzioni fotosintetiche e riproduttive
L’EVOLUZIONE DELLE PIANTE
PIANTE VASCOLARI SENZA SEMI : Licofite, Equiseti, Felci
L’EVOLUZIONE DELLE PIANTE
PIANTE VASCOLARI CON SEMI (SPERMATOFITE)
GIMNOSPERME
A “semi nudi” , le conifere, le cicadofite
L’EVOLUZIONE DELLE PIANTE
PIANTE VASCOLARI CON SEMI (SPERMATOFITE)
ANGIOSPERME
Con semi e fiori
L’EVOLUZIONE DELLE PIANTE
PIANTE NON VASCOLARI
BRIOFITE
Muschi ed epatiche
DALLE ALGHE ALLE PIANTE
700 milioni
Alghe verdi marine
Passaggio alla terraferma
300 milioni di anni dopo
RIPRODURSI IN TERRAFERMA
ESIGENZA DI PROTEGGERE, NUTRIRE E DISPERDERE I GAMETI
Si sviluppano CICLI VITALI con alternanza di generazioni di una fase aploide e una diploide
L’EVOLUZIONE TENDE A DARE SEMPRE PIU’ SPAZIO ALLA FASE DIPLOIDE
LA COMPARSA DEI SEMI
ALCUNI SPOROFITI TRATTENNERO LE SPORE E I GAMETOFITI
PROTEGGENDO I GAMETI
I gametofiti maschili divennero granuli di POLLINE
L’embrione prodotto dall’unione dei gameti è protetto da un
SEME
L’EVOLUZIONE TENDE A DARE SEMPRE PIU’ SPAZIO ALLA FASE DIPLOIDE
BRIOFITE
PIANTE NON VASCOLARI
Muschi e Epatiche
Non hanno i tessuti vascolari, hanno strutture simili a foglie , fusti e radici (rizoidi)
ADATTAMENTI ALLA VITA TERRESTRE:
• Cuticola contro disidratazione
•Gameti protetti da tessuti
•Gametofito (n) autonomo , sporofito (2n) dipendente dal gametofito
•Embrione sporofito interno al gametofito poi attaccato
BRIOFITE
Muschi e Epatiche
ADATTAMENTI ALLA VITA TERRESTRE:
• Cuticola contro disidratazione
•Gameti protetti da tessuti
•Gametofito (n) autonomo , sporofito (2n) dipendente dal gametofito
•Embrione sporofito interno al gametofito poi attaccato
PIANTE VASCOLARI SENZA SEMI
Felci, Licofite, Equiseti
PIANTE VASCOLARI SENZA SEMI
Felci
•12 000 specie, regioni tropicali e temperate
•Da un centimetro a 25 metri
•Fusti sotterranei tranne le arboree
•Fronde con lobi frastagliati
•SORI sulla pagina inferiore, sono gruppi di sporangi
PIANTE VASCOLARI SENZA SEMI
Licofite
• Discendenti delle arboree , ora Lycopodium nel sottobosco
•Spesso spore in foglie simili a pigne
•Gametofiti indipendenti
PIANTE VASCOLARI SENZA SEMI
Equiseti
• Discendenti dalle arboree primordiali, solo il genere Equisetum è
sopravvissuto
•In terreni umidi, torrenti, ciglio strade, ferrovie
•Sporofiti con fusti sotterranei (rizomi) , foglie squamiformi
•Spore nello STROBILO
•Usati come abrasivi per le stoviglie , le pareti delle cellule del fusto
contengono silice
PIANTE VASCOLARI CON SEMI: SPERMATOFITE
DUE TIPI DI SPORE
•Microspore: deriva il POLLINE (gametofito maschile) trasportato dal vento
•Macrospore: diventano gametofito femminile con gli ovuli
SEME
Il polline raggiunge l’ovulo , si sviluppa quindi l’embrione dello sporofito. A
maturità l’ovulo si trasforma in SEME con tegumento duro che protegge e
nutre l’embrione. ADATTAMENTI PER ILCLIMA SECCO: cuticola spessa,
aghifoglie
PIANTE VASCOLARI CON SEMI: SPERMATOFITE
Gimnosperme
Piante a semi nudi: il seme è relativamente poco protetto, sulle squame dei
coni
•Più di 800 specie, gli alberi sono in genere gli SPOROFITI
•I GAMETOFITI sono racchiusi nei tessuti dello sporofito
PIANTE VASCOLARI CON SEMI: SPERMATOFITE
Gimnosperme
•Le squame dei coni maschili hanno SPORANGI che per meiosi danno MICROSPORE APLOIDI che diventano GRANULI
POLLINICI (gametofiti maschili)
•Le squame dei coni femminili hanno gli SPORANGI FEMMINILI (ovuli) , una cellula madre produce per meiosi UNA
MACROSPORA APLOIDE cha darà il Gametofito femminile (le altre muoiono)
•A primavera il VENTO libera milioni di granuli pollinici dai coni. Qualcuno si posa sui coni femminili. Si incontrano i gametofiti, i
gameti si formano in seguito all’incontro dei gametofiti.
•Lo ZIGOTE inizia lo sviluppo dell’embrione all’interno del SEME
PIANTE VASCOLARI CON SEMI: SPERMATOFITE
Le varietà delle Gimnosperme: le CONIFERE
Sono alberi e arbusti legnosi, FOGLIE AGHIFORMI o SQUAMIFORMI : Pini, Abeti, Larici, Ginepri,
Cipressi e Sequoie.
Quasi sempre SEMPREVERDI (non DECIDUE)
Hanno i CONI , gruppi di foglie lignificate che contengono gli SPORANGI
PIANTE VASCOLARI CON SEMI: SPERMATOFITE
Altre Gimnosperme: il Cicas e il Ginko biloba
ANGIOSPERME
La comparsa dei FIORI
Sono le piante che HANNO AVUTO UN MAGGIOR SUCCESSO EVOLUTIVO
Spesso è avvenuta una COEVOLUZIONE con gli animali impollinatori: insetti,
uccelli, pipistrelli e roditori
ANGIOSPERME
Il CICLO VITALE
Dominanza dello SPOROFITO DIPLOIDE
Ma c’è una SECONDA FECONDAZIONE ( tra un secondo gamete maschile e una
delle cellule del gametofito femminile) che forma un’ ENDOSPERMA, un tessuto di
riserva che nutre l’embrione durante la quiescenza del seme
ANGIOSPERME
Il CICLO VITALE
Dopo la formazione del SEME, il FIORE si trasforma in FRUTTO accumulando
grandi quantità di nutrienti zuccherini
Gli INSETTI IMPOLLINATORI permettono l’incontro dei gameti, mentre il FRUTTO ,
oltre alle funzioni protettive, permette la dispersione del SEME
Molti animali si nutrono dei FRUTTI che rilasciano i semi indenni con le feci
dell’animale
LE VARIETA’ DELLE ANGIOSPERME
MONOCOTILEDONI: dal seme spunta una sola fogliolina o
cotiledone
DICOTILEDONI: dal seme spuntano due foglioline
LE VARIETA’ DELLE ANGIOSPERME
LE MONOCOTILEDONI
LILIACEE
GRAMINACEE
PALME
ORCHIDEE
LE VARIETA’ DELLE ANGIOSPERME
LE DICOTILEDONI
NINFEE
LA MAGGIOR PARTE
DEGLI ALBERI
CACTACEE
ROSA
LE STRUTTURE SPECIALIZZATE
FUSTO E FOGLIE: hanno sistemi conduttori
interni per trasportare acqua, sali minerali e
sostanze organiche alle radici, alle foglie e alle
altri parti della pianta
FUSTO: è l’impalcatura per la crescita verticale
della pianta
IL SISTEMA RADICALE: di solito sotterraneo,
assorbe acqua e sali dal terreno e li trasporta al
sistema aereo. Serve anche da deposito per
sostanze nutritive di riserva
LE FOGLIE
Sono i principali organi fotosintetici, la forma è molto varia
LE FOGLIE
FOGLIA CON PELI
FOGLIE CON UNCINI
LE RADICI
Assorbono acqua e ioni minerali da distribuire a tutta la pianta, accumulano nutrienti
e sorreggono la parte superiore della pianta.
Le DICOTILEDONI hanno quasi sempre una radice centrale da cui dipartono radici
laterali (carota) : radici a FITTONE
La maggior parte delle MONOCOTILEDONI ha radici FASCICOLATE
DIFFERENZE TRA
MONOCOTILEDONI E DICOTILEDONI
MACRONUTRIENTI
Sono indispensabili per la crescita di QUALSIASI PIANTA e devono essere
disponibili in discrete quantità, ne viene incorporata una quantità significativa
POTASSIO
AZOTO
FOSFORO
ZOLFO
MAGNESIO
CALCIO
CARBONIO, IDROGENO E OSSIGENO
MICRONUTRIENTI
Seppur in minore quantità sono indispensabili per produrre nuova materia
organica, sono rinvenuti in tracce nei tessuti vegetali
CLORO
FERRO
BORO
MANGANESE
ZINCO
Macro e Micronutrienti sono entrambi
indispensabili per la fotosintesi e gli altri eventi
metabolici
RAME
MOLIBDENO
FOTOSINTESI
SISTEMI DI
ASSORBIMENTO E TRASPORTO
SISTEMI DI
ASSORBIMENTO E TRASPORTO
Di tutta l’acqua assorbita solo l’1% circa viene
usato per la crescita, il resto evapora nell’aria
per il processo di TRASPIRAZIONE
L’acqua viene attirata verso l’alto dalla capacità dell’aria di
farla evaporare , e questo dà origine a una pressione
negativa (tensione) che si trasmette a tutte le molecole in
modo continuo fino alle radici
(teoria della TENSIONE-COESIONE)
COME EVITARE PERDITE DI ACQUA
Gli stomi si aprono e si chiudono in modo da
bilanciare perdita di acqua e captazione
dell’anidride carbonica a seconda della
necessità.
L’attività dello stoma dipende dalla quantità di
acqua e di anidride carbonica presenti nelle DUE
CELLULE DI GUARDIA che lo delimitano
IL TRASPORTO DELLE
SOSTANZE ORGANICHE
BULBI E TUBERI sono
depositi di AMIDO la
forma di riserva dello
zucchero fotosintetizzato
SEMI E FRUTTI sono depositi
di grassi e altri nutrienti
I legumi contengono molte PROTEINE
TUTTE QUESTE SOSTANZE PER ESSERE TRASPORTATE DEVONO ESSERE
RIDOTTI IN FORME TRASPORTABILI . Es l’amido per idrolisi libera glucosio
che si unisce al fruttosio per dare SACCAROSIO, la principale forma di
trasporto
IL TRASPORTO DELLE
SOSTANZE ORGANICHE
IL FLOEMA TRASPORTA SACCAROSIO E GLI ALTRI COMPOSTI ORGANICI
Tessuto vascolare che comprende i TUBI CRIBROSI fatti da
cellule allungate e sovrapposte, i fasci del floema si estendono
dalle foglie alle radici
Le CELLULE COMPAGNE affiancano i tubi cribrosi e trasportano
acqua e i composti organici all’interno dei tubi
Per la TEORIA DEL GRADIENTE DI PRESSIONE OSMOTICA,
la traslocazione dipende dalle differenze di pressione osmotica
esistente fra le stazioni di partenza e quelle di arrivo
LE STRUTTURE RIPRODUTTIVE
La pianta che comunemente osserviamo è lo SPOROFITO
Nel FIORE alcune cellule generano per MEIOSI le SPORE che a loro volta si
sviluppano nei GAMETOFITI APLOIDI
I GAMETOFITI producono i GAMETI
I GAMETOFITI femminili (OVULI) delle Angiosperme sono aggregati di
poche cellule racchiusi all’interno dell’OVARIO
I GAMETOFITI maschili vengono liberati sotto forma di GRANULI
POLLINICI
LE STRUTTURE RIPRODUTTIVE
La pianta che comunemente osserviamo è lo SPOROFITO
La formazione dei GRANULI DI POLLINE avviene nell’ANTERA, si formano QUATTRO SACCHE POLLINICHE all’interno
delle quali si formano per meiosi MICROSPORE APLOIDI , ognuna di queste produce un GRANULO POLLINICO (gametofito
maschile)
Una delle due cellule aploidi che lo forma produrrà due GAMETI
LE STRUTTURE RIPRODUTTIVE
Sulla parete interno dell’OVARIO (nel PISTILLO) si forma UN SACCO EMBRIONALE (gametofito femminile) formato da sette
cellule, di queste UNA è la CELLULA UOVO , il gamete femminile
LE STRUTTURE RIPRODUTTIVE
L’impollinazione
Il trasferimento dei granuli pollinici sullo stigma è detto IMPOLLINAZIONE e spesso richiede l’intervento di INSETTI,
UCCELLI o altri animali . In altri casi il VENTO è l’agente impollinatore
LE STRUTTURE RIPRODUTTIVE
UNA DOPPIA FECONDAZIONE
Quando il TUBETTO POLLINICO penetra nel
sacco embrionale e i due nuclei spermatici
(gameti) escono
Uno di questi si fonde con quello della CELLULA
UOVO , formando uno ZIGOTE diploide (2n)
L’altro nucleo spermatico si fonde con due nuclei
della cellula madre dell’endosperma , formando un
NUCLEO TRIPLOIDE . I tessuti derivanti dalle
mitosi successive costituiranno l’ENDOSPERMA
che nutrirà l’embrione dello sporofito fino alle
prime foglie fotosintetiche
LO SVILUPPO DELL’EMBRIONE
I COTILEDONI , le “foglie del seme” sono parti dell’embrione.
Le DICOTILEDONI hanno due grossi cotiledoni che assorbono nutrimento
dall’endosperma fino a prenderne il posto
Le MONOCOTILEDONI hanno un cotiledone sottile che produce enzimi che
permettono il trasporto delle riserve alimentari dall’endosperma alla plantula che
sta germinando
Man mano che l’embrione si sviluppa, i tegumenti dell’ovulo si induriscono e si
ispessiscono . Un ovulo maturo è un SEME
LA DISPERSIONE DEL SEME
Durante la formazione del seme anche le altre parti fiorali si trasformano: i petali
cadono, i sepali si avvizziscono e l ’OVARIO DIVENTA FRUTTO
Il frutto protegge i semi e ne favorisce la dispersione in determinati ambienti in
molti modi diversi ( vento, animali…)