I incontro autunnale-1b

Transcript

1 ALBERI nel loro ambiente I incontro autunnale-1b UTE aa Bollate - Novate Giovanni Regiroli - biologo

2 Gli estremi delle piante legnose: dal salice di alta montagna con fusto legnoso strisciante per sfuggire ai venti gelidi e godere del calore accumulato nelle rocce, alla gigantesca sequoia con un tronco che la fa svettare a più di 80 metri d altezza

3 Sezione del tronco delle piante legnose (tranne le palme): gli anelli, costituiti di legno, indicano gli anni di crescita (ogni anello un anno). Si differenziano in quanto il legno formato in primavera è più poroso e chiaro mentre quello estivo/autunnale è più denso, quindi in ogni anello vi è un alternanza dei diversi tipi di legno che li rende distinguibili anno per anno. La parte interna del tronco è formata da legno non più attivo (durame), scuro per l accumulo di sostanze di scarto, mente il legno chiaro (alburno), quello degli ultimi anni, è il legno attivo che porta l acqua e i minerali dalle radici alle foglie presenti sull albero. Il libro è uno strato di cellule deputato al trasporto della linfa (zuccheri e altre sostanze) dalle foglie alle altre parti della pianta. Tra il legno e il libro vi è il cambio, formato da cellule che producono annualmente sia il nuovo libro che il nuovo legno (nuovo anello annuale) consentendo alla pianta di aumentare la propria circonferenza. La corteccia, la parte più esterna del tronco, protegge le parti interne della pianta dagli agenti atmosferici Sezione, dai parassiti del tronco e dalle lesioni accidentali.

4 Il tronco delle palme non presenta anelli di crescita. Ogni foglia ha un proprio fascio di vasi (sia legno che libro), all interno del fusto, che la collega alle radici (fasci chiaramente visibili nella figura in alto a destra). Quale curiosità: a destra è riportata la sezione del fusto di un banano. Si vede chiaramente che è formato dalla sovrapposizione delle guaine delle foglie. Non c è legno. Sezione Quindi del il tronco banano è una pianta erbacea.

5 Conseguentemente: il legno attivo nelle palme è interno al tronco mentre nelle altre piante è esterno. Una palma non muore se danneggiata esternamente (a sinistra palma a Villa Carlotta, Tremezzo) mentre gli altri alberi non muoiono se svuotati del legno interno non più funzionale (a destra, platano cavo all Orto Botanico di Padova, piantato nel 1600).

6 La Radice Funzioni: ancoraggio al terreno; assorbimento dell acqua e dei minerali disciolti (minerali principali: Azoto N - Fosforo P - Potassio K) L apice di ogni radice è formato da cellule meristematiche che ne consentono la continua crescita nel terreno. Le radici sono rivestite di peli per aumentare la superficie assorbente (per similitudine, come i nostri villi intestinali). In quanto formate da cellule viventi, le radici hanno bisogno di ossigeno per mantenersi vive. Pertanto tutte le piante non adattate a viere in terreni acquatici se poste in terreno inzuppato continuamente d acqua muoiono (marciume delle radici ) a causa della mancanza di ossigeno nel terreno e all attacco di parassiti fungini in ambiente a loro favorevole. Questo lo si sperimenta anche nelle piante d appartamento quando vengono bagnate continuamente.

7 La Radice Le micorrizie Il porcino e l amanita muscaria sono esempi di funghi simbionti, che si sviluppano e fruttificano solo in associazione con le radici di alberi specifici, quali, per il porcino, l abete rosso, il castagno, la quercia e pochi altri La micorrizia è una simbiosi (cooperazione tra due individui, vantaggiosa per entrambi) tra le radici di un albero e il micelio di uno o più funghi. L albero aumenta enormemente, tramite le ife che costituiscono il micelio del fungo, la sua superficie assorbente nel terreno, mentre il fungo beneficia di alcune sostanze prodotte dall albero. Quindi: rispettiamo i funghi del bosco, non distruggiamoli

8 Esempi di radici non comuni. Da sinistra in alto in senso orario: Ficus con radici emesse dai rami che diventano tronchi supplementari dell albero; radici espanse di mangrovie per tenerle ancorarate al terreno durante i flussi di marea; radici avventizie (emesse dal tronco) che ancorano il Pandanus nel terreno sabbioso ; radici a paracarro (crescono verso l alto), in pianta di palude, per l ossigenazione

9 Ramo di albero caducifoglia in inverno Crescita annuale del rametto Cicatrici lasciate dalle perule (rivestimento esterno ) della gemma apicale dell anno precedente. La distanza tra due cicatrici o dalla cicatrice alla gemma apicale indica la crescita annuale del rametto

10 Confronto tra foglia semplice e composta TIPI di FOGLIE - A sinistra in alto: foglie squamiformi (es. cipresso); in basso a sinistra foglia composta (foglia composta da più foglioline, es. frassino) e a destra foglie semplici (ogni foglia ha una sola lamina fogliare, es. olmo e càrpino). Gli aghi delle Conifere rientrano tra le foglie semplici.

11 Classificazione delle foglie

12 In alcune piante le foglie giovanili si differenziano da quelle adulte. Per esempio negli Eucaliptus le foglie giovanili (sopra a sinistra e in basso nel disegno a fianco) sono molto diverse da quelle delle piante adulte della stessa specie. In alcune specie della famiglia del Cipresso e foglie giovanili sono aghiformi per poi diventare squamiformi con la crescita della pianta.

13 Alberi caducifoglia (decidui ): perdono le foglie in autunno. Massima crescita in primavera-estate tramite l estesa superficie della foglie che compongono la chioma. Caduta delle foglie in autunno per poter sopravvivere al freddo dell inverno. In autunno: riassorbimento della clorofilla dalle foglie. Appaiono i pigmenti prima mascherati dal verde della clorofilla.

14 Alberi sempreverdi: mantengono le foglie tutto l anno. Comportamento adottato da tre gruppi di piante: - Conifere: hanno foglie aghiformi ricoperte di cera per resistere ai freddi e alla disidratazione invernale. Non perdono le foglie d inverno ma in estate hanno una crescita più lenta delle piante decidue. Eccezioni: all interno delle Conifere sono decidui (perdono le foglie) i larici e, originari del nord America e Cina, il cipresso di palude e la metasequoia. -Piante sempreverdi dei climi temperati: foglie larghe e spesse, coperte di cera per resistere ai freddi invernali. Esempio Magnolia grandiflora -Piante sempreverdi dei climi tropicali: le temperature, le piogge, la luminosità consentono una crescita continua durante tutto l anno. Non vi sono inverni.

15 La foglia: strutturata per catturare l energia solare e produrre zuccheri da anidride carbonica e acqua (con emissione di ossigeno) Sezione trasversale di foglia: al centro i vasi conduttori, in basso gli stomi, aperture che regolano gli scambi gassosi Gli stomi regolano l entrata e l uscita dei gas e del vapore acqueo. Se l acqua assorbita dalle radici non compensa la perdita di vapore acqueo, la pianta appassisce

16 Fotosintesi e Respirazione nella foglia clorofilla La fotosintesi (sintesi clorofilliana) avviene negli organelli cellulari chiamati cloroplasti mentre la respirazione aerobica avviene principalmente in organelli cellulari chiamati mitocondri. Per la crescita dei vegetali è necessario che la fotosintesi produca più zuccheri di quanti ne consuma la respirazione.

17 La fotosintesi clorofilliana (la fabbrica degli zuccheri con produzione di ossigeno O 2 ) Avviene negli organi verdi dei vegetali: H 2 O (acqua, dalle radici) + CO 2 (anidride carbonica, dall aria) + luce = O 2 (ossigeno) + sintesi di zuccheri e da questi di altre molecole indispensabili per la crescita e la vita dei vegetali Nota: la fotosintesi avviene solo di giorno in presenza di luce; la respirazione avviene sia di giorno che di notte Sezione di una foglia con gli stomi aperti nella pagina inferiore

18 266 CO 2 La respirazione cellulare aerobica (cioè in presenza di ossigeno) Glucosio 66 O 2 La respirazione cellulare è il processo chimico tramite il quale viene prodotta l energia (immagazzinata in molecole chiamate ATP) indispensabile per la vita e la riproduzione delle cellule e quindi degli organismi. Glucosio (zucchero semplice) + O 2 (ossigeno) = 6CO 2 (anidride carbonica) + H 2 O (acqua) + energia + calore. Il rendimento energetico è di circa il 50%. 466 CO 2 6 H66 2 O In assenza di glucosio la respirazione aerobica utilizza altri zuccheri (es. fruttosio), i lipidi (grassi) e per ultimo le proteine

19 La respirazione cellulare anaerobica (cioè in assenza di ossigeno = fermentazione) In mancanza di ossigeno la respirazione si ferma ad uno stadio precoce con conseguente minor produzione di energia rispetto alla respirazione aerobica. I prodotti finali sono: acido lattico nell uomo; CO 2 (anidride carbonica) + alcool etilico (etanolo) nei lieviti (funghi unicellulari) e negli organismi vegetali. La fermentazione nei lieviti è un processo importante nella produzione del vino, della birra, nella lievitazione della pasta (la CO 2 prodotta gonfia la pasta mentre l alcool prodotto evapora durante la cottura) ed in numerosi altri processi industriali.

20 Le piante in camera da letto Domanda e risposta prese da un forum in internet, in linea con la credenza tradizionale: Q: E' vero che non bisogna mettere piante o fiori di notte nelle camere da letto perché fanno male alla salute? A: Si perché ti consumano l`ossigeno che serve a te ed emettono anidride carbonica. Consiglio: niente piante nella stanza da letto perché TU hai bisogno di ossigeno e di un sonno leggero e tranquillo. Sarà vero?!? Se sì, sulla base della domanda precedente pongo una conseguente domanda alla quale corrisponde una risposta logica ironica: Q: E' vero che non bisogna mettere persone o animali di notte nelle camere da letto perché fanno male alla salute? A: Si perché ti consumano l`ossigeno che serve a te ed emettono anidride carbonica, di più delle piante. Consiglio: niente persone o animali nella stanza da letto perché TU hai bisogno di ossigeno e di un sonno leggero e tranquillo. Ancor meglio: tieni fuori casa persone e animali anche durante il giorno per non fargli consumare il TUO ossigeno

21 La respirazione delle piante (a parità di massa) è decisamente inferiore a quella umana. Noi anche di notte dobbiamo produrre energia soprattutto per mantenere la temperatura corporea e il metabolismo del cervello, quindi consumiamo più ossigeno e emettiamo più anidride carbonica rispetto alle piante NON vi è quindi alcun problema, dal punto di vista della sicurezza umana, nel lasciare le piante d appartamento in camera da letto di notte, anzi, lasciatele pure per tutte le 24 ore del giorno Una pianta verde esposta alla luce in 24 ore rilascia molta meno anidride carbonica rispetto a quella assorbita per l attività fotosintetica e rilascia più ossigeno rispetto a quello consumato nella respirazione

22 Assenza della clorofilla Senza clorofilla le piante muoiono. I semi di piante albine (da mutazioni) germinano e i germogli crescono finché non esauriscono le sostanze nutritive (amido, grassi) contenute nei semi. Senza fotosintesi clorofilliana le piante non possono vivere. Un caso particolare sono le piante parassite. Non hanno clorofilla ma traggono nutrimento succhiando la linfa delle piante verdi tramite organi simili a ventose. A destra, filamenti gialli di Cuscuta che parassitizzano piante con clorofilla..

23 Mascheramento della clorofilla Nelle piante con fogliame estivo non verde, la clorofilla è presente nelle foglie ed è funzionante ma la sua presenza è mascherata dall alta concentrazione di pigmenti presenti nelle cellule

24 Le chimere: mutazioni nelle cellule della pianta Durante la crescita delle piante in alcune cellule possono avvenire delle mutazioni (esempio la mancanza di clorofilla) che interesserà tutte le cellule loro discendenti. L uomo ha selezionato alcune chimere, quali le piante variegate, e le riproduce per via vegetativa a scopo ornamentale. Le chimere variegate sono piante a crescita più lenta (hanno meno clorofilla) e più sensibili all intensa luce solare rispetto alle corrispettive varietà verdi Mancanza di clorofilla nell epidermide delle foglie: il bianco si vede solo ai margini dove è presente solamente l epidermide e non il tessuto con clorofilla (che è invece presente nel centro delle foglie)

25 Alcune chimere sono instabili: le loro foglie sui nuovi rami possono ritornare ad essere completamente verdi, come quelle delle varietà standard. Non sono chimere Piantine di bagolaro: la crescita delle foglie è più veloce della sintesi della clorofilla. Il viraggio al verde avverrà nel tempo. Aucuba japonica: varietà da virosi. Macchie causate da un virus che degrada la clorofilla. Trasmissibile solo per via vegetativa

26 La riproduzione nelle piante Nei riquadri gialli: metodi riproduttivi operati dall uomo cellula In laboratorio con mezzo di coltura pianta stolone rizomi tuberi talea Innesto margotta propaggine

27 Riproduzione sessuata: il fiore (formato da foglie trasformate) Esempi di fiori ermafroditi : parti maschili e femminili nello stesso fiore Stami: deputati alla produzione e al rilascio del polline Pistillo: contiene l ovulo che fecondato produrrà il seme

28 1. Piante monoiche (= una casa): fiori maschili e femminili sulla stessa pianta Rosa canina Le piante rispetto ai loro fiori Femminile pistillo nel centro 1b. Fiore maschile e fiore femminile separati sulla stessa pianta (nocciolo; betulla; Conifere) Femminile 1a. Fiore ermafrodita: parti maschili (stami con polline) e femminili (pistillo con ovulo) in un unico fiore (Rosacee; Leguminose) 2. Piante dioiche (= due case): fiori maschili e femminili portati da piante separate (kiwi; alloro; tasso; agrifoglio) Kiwi Maschile con stami Maschile stami attorno al pistillo Maschile Femminile con pistilli Nocciolo Maschile Femminile Larice In tutti i casi: il frutto si sviluppa solo dal fiore (o della parte del fiore) femminile attorno all ovulo. Non esistono frutti maschili!

29 Il ciclo della riproduzione

30 Impollinazione anemofila (tramite il vento) Fiori non appariscenti; i fiori maschili devono produrre una grandissima quantità di polline da affidare al vento Femminile Femminile Maschile Maschile Maschile Femminile

31 Impollinazione con vettori animali (principalmente entomofila: tramite insetti) I fiori devono attrarre i loro animali impollinatori. Per questo utilizzano forme, colori e profumi specifici per ciascuno di essi. La ricompensa per gli animali è il nettare all interno del fiore. ape colibrì sirfide sfingide bombo pipistrello

32 Perché l impollinazione zoogama (tramite animali) è più evoluta di quella anemofila (tramite il vento)? Perché è una fecondazione mirata, ogni fiore attrae un insetto specifico che andrà poi a visitare fiori della stessa specie. Serve una produzione di poco polline (minima energia). Nell impollinazione affidata al vento la fecondazione è affidata al caso (ai capricci del vento), i fiori maschili devono produrre un enorme quantità di polline (spreco di energia) Perché avviene l impollinazione incrociata anche nei fiori ermafroditi? Perché non si autofecondano? L autofecondazione da origine a discendenti con caratteristiche uguali ai genitori (cloni). Per poter introdurre la variabilità nei discendenti i fiori ermafroditi hanno gli organi maschili e femminili che maturano in tempi diversi oppure manifestano autoincompatibilità, cioè il polline non può germinare sul pistillo dello stesso fiore. Ciò garantisce che i fiori vengano fecondati da pollini provenienti da altre piante della stessa specie. Praticamente, non potendo spostarsi per scegliersi il partner (come invece fanno gli animali), le piante fanno viaggiare il polline alla ricerche di partner per creare variabilità nella discendenza

33 La riproduzione sessuata incrociata garantisce la ricombinazione dei caratteri ereditari, favorendo così la variabilità, cioè la generazione di individui adattabili ai cambiamenti ambientali (biodiversità) e alla colonizzazione di nuovi ambienti. La clonazione, invece, produce individui tutti uguali, adatti all ambiente attuale ma incapaci di adattarsi ai cambiamenti (mancanza di variabilità). La clonazione in campo vegetale è utilizzata dall uomo (tramite riproduzione vegetativa anziché sessuale) per mantenere sempre uguali nel tempo le varietà selezionate e coltivate (esempio le mele Golden sono sempre uguali, non c è variabilità in quanto ottenute da alberi riprodotti per innesto e non da semi derivati da fiori di Golden impollinati). La riproduzione sessuata viene invece utilizzata dai vivaisti per creare nuove varietà con caratteristiche diverse dai singoli genitori, per poi riprodurle per via vegetativa quando le varietà ottenute sono valide commercialmente (esempio mela Gala, ottenuta dall incrocio sessuale di mela Golden x mela neozelandese Kidd s Orange e poi riprodotta per via vegetativa per la commercializzazione anno dopo anno in tutto il mondo).

34 La bellezza di alcuni fiori tropicali. I fiori impollinati dagli uccelli sono generalmente rossi, mentre i fiori impollinati dagli insetti presentano colorazione gialla, azzurra, arancione, bianca, rosa. Questo è in funzione della diversa visione cromatica degli uccelli e degli insetti

35 Selezione operata dall uomo sul fiore Fiori semplici (5 petali) di pesco coltivato e fiori multi -petali di pesco ornamentale A scopo ornamentale l uomo ha selezionato piante mutanti apparse in natura o ottenute con incroci che producono fiori con più corone di petali (esempio le rose coltivate). Gli stami si sono trasformati in petali aumentando così le dimensioni e la bellezza dei fiori L uomo ha anche selezionato piante da frutto con fiori ermafroditi che sono autocompatibili, cioè si autoimpollinano (il polline feconda l ovulo dello stesso fiore) senza bisogno dello scambio di polline da pianta a pianta. Con il vantaggio di ottenere un buon raccolto anche in condizioni climatiche che non favoriscono il lavoro svolto delle api. Nella foto: fiore di ciliegio, di cui si coltivano varietà autocompatibili

36 Il frutto: sviluppato dal fiore per la protezione e la diffusione del seme Le Conifere hanno i semi nudi, non protette dal frutto (es. i pinoli) in quanto non hanno ovario. In alcune specie si sviluppa un falso frutto (es. tasso, ginepro, ginkgo) Frutto vero: formato dallo sviluppo dell ovario. Es. pesca (drupa) La pianta non può viaggiare, per diffondersi fa viaggiare il seme tramite il frutto Falso frutto : formato dallo sviluppo di varie parti del fiore oltre/anziché dall ovario. Es. mela (pomo), con la parte carnosa formata dal ricettacolo del fiore e non dall ovario

37 Tipi di frutti: in funzione della diffusione del seme tramite l espulsione, l aria, l acqua, gli animali

38 Esempi di frutti secchi indeiscenti (che non si aprono a maturazione, a differenza dei deiscenti che si aprono a maturazione e lasciano uscire i semi) Disseminazione affidata al vento Acero Frassino Olmo Tiglio

39 Esempi di frutti carnosi diffusione tramite animali (i colori rosso e nero richiamano gli uccelli) Tasso Sorbo degli uccellatori Alloro Bagolaro

40 Intervento dell uomo nella selezione e creazione di caratteri favorevoli nei frutti: nascita dell agricoltura Le piante selvatiche hanno frutti piccoli, sufficienti per attirare gli animali e esserne mangiati così da diffondere il seme non digeribile. L uomo ha selezionato frutti sempre più grandi, che non servono più alla riproduzione della pianta ma alla soddisfazione del consumatore. I frutti dei legumi coltivati (es. i fagioli), a differenza di quelli selvatici, non si aprono spontaneamente quando sono maturi. Questo perché l uomo ha selezionato delle varietà mutanti per evitare che si aprano spontaneamente e lascino cadere per terra i semi durante la loro raccolta. I semi delle mandorle selvatiche sono amare e molto velenose (contengono acido cianidrico) per non essere mangiate dagli animali. L uomo ha selezionato semi mutanti dolci, non velenosi, e ha iniziato a coltivare e produrre le mandorle attuali.

41 Frutti ibridi Oltre a selezionare in natura frutti mutanti senza semi (esempio uva, banana, ananas) per poi coltivarli, l uomo ha anche imparato (apprendendo da ciò che avviene in natura) a incrociare specie diverse per ottenere nuove specie e nuove varietà (ibridi). Per esempio i mandaranci, ibridi ottenuti dall incrocio dell arancio dolce con il mandarino. Come molti ibridi tra specie diverse, i frutti del mandarancio sono generalmente senza semi e le piante vengono riprodotte per via vegetativa (innesto, talea). Altro esempio di agrume ibrido prodotto dall uomo è il pompelmo, ottenuto dall incrocio del pomelo (agrume dell Indonesia) con l arancio dolce. Si riparlerà degli ibridi in arboricoltura (esempio i pioppi) nel corso della seconda lezione

42 e alla fine della lezione: finalmente il seme germina! Nasce il germoglio con l energia fornita dalle sostanze nutritive contenute nei cotiledoni e poi inizia la fotosintesi con l emissione delle prime foglie verdi Esempi validi anche per gli alberi. Sia per le palme (monocotiledoni ) che per le restanti angiosperme (dicotiledoni)

43 Da visitare: suggerimenti Orto Botanico di Padova possibile gita di fine corso in primavera Orto Botanico di Milano Brera Arboreto della Fondazione Minoprio Vertemate- CO (aperto al pubblico durante alcuni weekend) Parco Sempione Milano Giardini Pubblici Indro Montanelli (ex di via Palestro) Milano

44 Grazie per l attenzione Per commenti, chiarimenti, segnalazione di errori, richieste e domande, scrivete a regiroli50@tiscali.it