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1 Indice Prefazione x 1 Che cos è la biologia vegetale? 1 Uno sguardo d insieme 1 Obiettivi da raggiungere 1 La relazione uomo-ambiente 3 La botanica come scienza 6 Campi di studio della biologia vegetale 8 La biologia vegetale e il web 9 Riepilogo 10 Domande di verifica 11 Spunti di discussione 11 Approfondimenti bibliografici 11 2 La natura della vita 13 Uno sguardo d insieme 13 Obiettivi da raggiungere 13 Caratteristiche degli organismi viventi 13 Le basi chimiche e fisiche della vita 15 Riepilogo 27 Domande di verifica 28 Spunti di discussione 28 Approfondimenti bibliografici 28 3 Le cellule 29 Uno sguardo d insieme 29 Obiettivi da raggiungere 29 Le cellule 29 Cellule procariotiche e cellule eucariotiche 32 Strutture cellulari e comunicazioni tra le cellule 33 Biogenesi e modificazioni della parete cellulare 46 Componenti cellulari 37 Il vacuolo: origine, contenuti, funzioni 46 Riproduzione cellulare 47 Micropanorami 51 Cellule dei vegetali superiori e cellule animali a confronto 52 Riepilogo 53 Domande di verifica 54 Spunti di discussione 54 Approfondimenti bibliografici 54 4 I tessuti 55 Uno sguardo d insieme 55 Obiettivi da raggiungere 55 Tessuti meristematici 55 Tessuti prodotti dai meristemi 56 Riepilogo 64 Domande di verifica 64 Spunti di discussione 64 Approfondimenti bibliografici 64 5 Radici e suoli 55 Uno sguardo d insieme 65 Obiettivi da raggiungere 65 Come si sviluppano le radici 65 Struttura delle radici 66 Radici specializzate 71 Micorrize 75 Noduli radicali 75 Utilità delle radici per l uomo 77 Il suolo 78 Le piante che sgranocchiano i metalli 81 Riepilogo 82 Domande di verifica 83 Spunti di discussione 83 Approfondimenti bibliografici 83 6 Fusti 85 Uno sguardo d insieme 85 Obiettivi da raggiungere 85

2 vi Indice Morfologia esterna di un ramo legnoso 85 Origine e sviluppo dei fusti 86 Vivere in campi di sassi 87 Disposizione dei tessuti nei fusti 89 Fusti specializzati 97 Il legno e i suoi impieghi 100 Riepilogo 103 Domande di verifica 104 Spunti di discussione 104 Approfondimenti bibliografici Foglie 107 Uno sguardo d insieme 107 Obiettivi da raggiungere 107 Morfologie e tipi fogliari 109 Struttura interna delle foglie 109 Stomi 111 Mesofillo e nervature 112 Lamine fogliari a confronto 113 Foglie specializzate 114 I cambiamenti autunnali dei colori della foglia 123 Abscissione 123 Importanza delle foglie per l uomo e per l ecologia 124 Piante taglienti come il vetro 126 Riepilogo 126 Domande di verifica 127 Spunti di discussione 127 Approfondimenti bibliografici Fiori, frutti e semi 127 Uno sguardo d insieme 127 Obiettivi da raggiungere 127 Differenze tra dicotiledoni e monocotiledoni 129 Struttura del fiore 131 Frutto 132 Dispersione del frutto e del seme 139 Seme 142 Il seme che ha dormito per 1200 anni 145 Riepilogo 147 Domande di verifica 147 Spunti di discussione 148 Approfondimenti bibliografici L acqua nelle piante 149 Uno sguardo d insieme 149 Obiettivi da raggiungere 149 Movimento molecolare 150 L acqua e i l suo movimento nella pianta 154 La teoria coesione-tensione 155 Regolazione della traspirazione 156 Trasporto dei fotosintati (soluti organici) in soluzione 159 Sali minerali richiesti per la crescita 160 Riepilogo 163 Domande di verifica 163 Spunti di discussione 163 Approfondimenti bibliografici Metabolismo delle piante 165 Uno sguardo d insieme 165 Obiettivi da raggiungere 165 Enzimi e trasferimento di energia 166 Fotosintesi 166 Fotosintesi e Pizza 176 Respirazione 180 Vie metaboliche addizionali 185 Assimilazione e digestione 186 Gas serra e crescita delle piante 187 Riepilogo 188 Domande di verifica 189 Spunti di discussione 189 Approfondimenti bibliografici Accrescimento 191 Uno sguardo d insieme 191 Obiettivi da raggiungere 191 Nutrienti, vitamine e ormoni 192 Interazioni ormonali 199 Altre interazioni ormonali 200 Movimenti delle piante 200 Fotoperiodismo 209 Fitocromi e criptocromi 210 Un ormone della fioritura? 210 Temperatura e accrescimento 212 Dormienza e quiescenza 213 Riepilogo 214 Domande di verifica 214 Spunti di discussione 215 Approfondimenti bibliografici Meiosi e alternanza di generazioni 217 Uno sguardo d insieme 217 Obiettivi da raggiungere 217

3 Indice vii Le fasi della meiosi 218 Alternanza di generazioni 222 Alternanza di generazioni e cicli metagenetici 223 Riepilogo 224 Domande di verifica 225 Spunti di discussione 225 Approfondimenti bibliografici Genetica 227 Uno sguardo d insieme 227 Obiettivi da raggiungere 227 Genetica molecolare 228 Alternanza di generazioni 222 La reazione a catena della polimerasi (Polymerase Chain Reaction PCR) 231 Citogenetica 237 Genetica mendeliana 238 Caratteri quantitativi 246 Dna extranucleare 246 Mappe di associazione genica 246 La legge di Hardy-Weinberg 247 Riepilogo 249 Domande di verifica 249 Spunti di discussione 249 Approfondimenti bibliografici Miglioramento genetico e propagazione delle piante 251 Uno sguardo d insieme 251 Obiettivi da raggiungere 251 Evoluzione delle piante coltivate 251 Miglioramento genetico vegetale 254 Propagazione vegetale 263 Riepilogo 270 Domande di verifica 271 Spunti di discussione 271 Approfondimenti bibliografici Evoluzione 273 Uno sguardo d insieme 273 Obiettivi da raggiungere 273 Una breve sintesi dei primi sviluppi del concetto di evoluzione 273 Charles Darwin 274 Prove dell evoluzione 276 Microevoluzione evoluzione intraspecifica 276 Velocità del processo evolutivo 278 Macroevoluzione in che modo evolvono le specie 279 Il ruolo dell ibridazione nell evoluzione 281 Discussione 283 Riepilogo 284 Domande di verifica 284 Spunti di discussione 284 Approfondimenti bibliografici Nomi e classificazioni delle piante 287 Uno sguardo d insieme 287 Obiettivi da raggiungere 287 Sviluppo del sistema di nomenclatura a due nomi 288 Sviluppo del concetto di Regno 290 Classificazione dei gruppi più importanti 292 Cladistica 297 Il futuro della classificazione delle piante 297 Riepilogo 297 Domande di verifica 298 Spunti di discussione 298 Approfondimenti bibliografici Dominio (Regno) Bacteria, Dominio (Regno) Archaea e Virus 299 Uno sguardo d insieme 299 Obiettivi da raggiungere 299 Caratteristiche dei Regni (Domini) Bacteria e Archaea 300 Dominio bacteria (regno bacteria) eubacteria 303 Importanza per l uomo dei batteri non pigmentati e dei batteri sulfurei purpurei e verdi 304 Classe Cyanobacteriae i cianobatteri (batteri verde-azzurri) 310 Classe Prochlobacteriae i proclorobatteri 314 Regno Archaea (Dominio Archaea) Gli Archibatteri 314 I virus 316 I virus delle piante 318 Viroidi e prioni 321 Riepilogo 322

4 viii Indice Domande di verifica 323 Spunti di discussione 323 Approfondimenti bibliografici Regno Protista 325 Uno sguardo d insieme 325 Obiettivi da raggiungere 325 Caratteristiche del Regno Protista 326 Le alghe 326 Il Phylum Clorophyta le alghe verdi 326 Il Phylum Chromophyta alghe giallo-verde, alghe giallo-brune, diatomee e alghe brune 333 Phylum Rhodophyta le alghe rosse 338 Phylum Euglenophyta le euglenoidi 341 Phylum Dinophyta i dinoflagellati 342 Phylum Cryptophyta le criptomonadi 343 Phylum Prymnesiophyta le aptofite 343 Phylum Charophyta le alghe a candelabro 343 Importanza delle alghe per l uomo e in ecologia 344 Altri membri del Regno Protista 348 Phylum Myxomycota i mixomiceti plasmodiali 348 Phylum Dictyostelyiomycota i mixomiceti cellulari 349 Phylum Oomycota gli oomiceti 350 Riepilogo 352 Domande di verifica 353 Spunti di discussione 353 Approfondimenti bibliografici Regno Fungi 355 Uno sguardo d insieme 355 Obiettivi da raggiungere 355 Differenze fra i Regni Protista e Fungi 356 Regno Fungi i veri funghi 357 Licheni 375 Riepilogo 378 Domande di verifica 379 Spunti di discussione 379 Approfondimenti bibliografici 379 Phylum anthocerophyta antocerote 387 Phylum bryophyta muschi 388 Rilevanza ecologica e importanza delle briofite per l uomo 391 Muschi ibernanti 392 Spunti di discussione 379 Approfondimenti bibliografici 379 Riepilogo 393 Domande di verifica 394 Spunti di discussione 394 Approfondimenti bibliografici Le crittogame vascolari: felci e affini 395 Uno sguardo d insieme 395 Obiettivi da raggiungere 395 Phylum psilophyta - psilofite 395 Phylum lycophyta licofite 397 Phylum equisetophyta code cavalline 402 Phylum polypodiophyta felci 406 Fossili 413 Riepilogo 415 Domande di verifica 415 Spunti di discussione 416 Approfondimenti bibliografici Introduzione alle piante a seme: gimnosperme 417 Uno sguardo d insieme 417 Obiettivi da raggiungere 417 Phylum pinophyta conifere 418 Altre gimnosperme 423 Un fossile vivente? 431 Tipi di stele nelle piante 432 Riepilogo 433 Domande di verifica 434 Spunti di discussione 434 Approfondimenti bibliografici Introduzione al Regno Vegetale: briofite 381 Uno sguardo d insieme 381 Obiettivi da raggiungere 381 Introduzione alle briofite 381 Phylum hepaticophyta epatiche Piante a seme: angiosperme 435 Uno sguardo d insieme 435 Obiettivi da raggiungere 435 Phylum magnoliophyta le angiosperme 436 Ecologia dell impollinazione 443

5 Indice ix Erbari e conservazione delle piante 446 Riepilogo 451 Domande di verifica 452 Spunti di discussione 452 Approfondimenti bibliografici Angiosperme e piante di interesse economico 453 Uno sguardo d insieme 453 Obiettivi da raggiungere 453 Origine delle piante coltivate 453 Alcune famiglie selezionate di angiosperme 455 Dicotiledoni 456 Monocotiledoni 470 Caffè e caffeina 473 Riepilogo 474 Domande di verifica 474 Spunti di discussione 474 Approfondimenti bibliografici 475 Riscaldamento globale 492 L erosione 494 Il prosciugamento degli acquiferi 495 La perdita di biodiversità 496 Riepilogo 497 Domande di verifica 499 Spunti di discussione 499 Approfondimenti bibliografici Biomi 501 Uno sguardo d insieme 501 Obiettivi da raggiungere 501 I più importanti biomi del pianeta terra 501 Fotosintesi, riscaldamento golbale e foreste pluviali tropicali 510 Un esempio di bioma italiano 511 Riepilogo 512 Domande di verifica 512 Spunti di discussione 512 Approfondimenti bibliografici Ecologia 477 Uno sguardo d insieme 477 Obiettivi da raggiungere 477 Le piante e l ambiente 477 I cicli ontogenetici 482 I cicli naturali 483 La successione ecologica 486 Gli impatti antropici sulle comunità vegetali 492 Appendice 1 Nome scientifico degli organismi menzionati nel testo 513 Appendice 2 Lotta biologica 531 Appendice 3 Piante, alghe e funghi utili e velenosi 539 Glossario 569 Indice analitico 587

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