Passaggio dall ambiente acquatico a quello terrestre

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Giovanna Marini
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1 Passaggio dall ambiente acquatico a quello terrestre l evoluzione dei vegetali

2 La maggior parte delle specie vegetali contiene dal 70 al 95% d acqua e alcune alghe possono arrivare al 98%. L acqua svolge numerose funzioni tra cui: - formare uno scheletro idrostatico - partecipare al processo fotosintetico - fare da solvente per le soluzioni in cui si svolgono processi biochimici - trasportare materiali, quali gas disciolti e sostanze minerali - da veicolo per la riproduzione sessuale e asessuale Il passaggio dall acqua alla terra emersa richiese quindi il graduale superamento di una serie di problemi fisiologici e strutturali: - sostegno meccanico contro la gravità (tessuti meccanici) - perdita ed evapotraspirazione di acqua (cutina, cere, stomi fogliari, ) - assorbimento di acqua e sali minerali in ambiente aereo (app. radicale) - conduzione di acqua e sostanze nutritive (tessuti conduttori) -svincolamento dall acqua del processo riproduttivo i (fiore e seme)

3 Alghe Le alghe sono organismi fotoautrofi tipicamente acquatici. Hanno un corpo poco sviluppato (tallo) e con uno spessore limitato, formato da cellule permeabili che gli consentono di assumere i nutrienti direttamente dall ambiente acquatico circostante.

Alcune forme algali (soprattutto quelle unicellulari) sono dotate di flagelli che ne permettono il movimento. Hanno adottato una serie di meccanismi che consentono il galleggiamento (es.

4 Alcune forme algali (soprattutto quelle unicellulari) sono dotate di flagelli che ne permettono il movimento. Hanno adottato una serie di meccanismi che consentono il galleggiamento (es. Fucus vesicolosus). Si riproducono vegetativamente mediante zoospore flagellate capaci di muoversi liberamente in acqua, o per frammentazione. Si riproducono sessualmente mediante gameti flagellati che si uniscono a formare uno zigote.

Briofite Forme vegetali di passaggio tra la vita in ambiente acquatico e quello terrestre, ma risultano ancora fortemente dipendenti dall acqua.

5 Briofite Forme vegetali di passaggio tra la vita in ambiente acquatico e quello terrestre, ma risultano ancora fortemente dipendenti dall acqua. Il corpo delle briofite è formato da fusticino, foglioline e rizoidi. Si parla ancora di tallo. foglioline (fillidi) fusticino (caulidio) rizoidi

L approvvigionamento di acqua avviene direttamente dai rizoidi e dalle foglioline che possono avere peli costituiti da una o più cellule, con funzioni assorbenti.

6 L approvvigionamento di acqua avviene direttamente dai rizoidi e dalle foglioline che possono avere peli costituiti da una o più cellule, con funzioni assorbenti. L acqua viene accumulata e conservata nelle pareti cellulari, nelle mucillagini e negli spazi interni. La maggior parte delle briofite sono prive di cuticola e non protette La maggior parte delle briofite sono prive di cuticola e non protette dall eccessiva traspirazione.

7 La conduzione di acqua, minerali e linfa è resa possibile dalla comparsa di cellule allungate e ispessite (leptoidi) o con parete sottile (idroidi) che hanno anche funzione di sostegno meccanico. Manca un vero e proprio tessuto conduttore e di sostegno ed è per questo che le dimensioni delle briofite sono sempre ridotte (no xilema, floema, lignina). Il fusto internamente è costituito da cellule generalmente uguali ma in alcuni casi si nota una specie di pseudo-stele. Questoèlapartepiù it interna dl del fusto e dll della radice, in cui si trovano pseudo-fasci conduttori di struttura molto semplice. Cellule riproduttive non sono circondate da cellule sterili a fini protettivi tti i e quelle maschili sono dotati di flagelli per muoversi in ambiente acquatico (riproduzione sessuata dipendente dall acqua).

8 cellule a parete sottile (trasporto dello zucchero) cellule allungate, provviste di una parete spessa (conducono acqua e sali minerali)

9 Quindi le briofite come hanno superato i problemi di natura fisiologico-strutturale strutturale legati alla colonizzazione dell ambiente terrestre? - sostegno meccanico contro la gravità - perdita ed evapotraspirazione di acqua leptoidi, idroidi no cere, cuticola e stomi (solo alcune epatiche si) - assorbimento di acqua e minerali rizoidi, peli - conduzione di acqua e sostanze nutritive leptoidi, idroidi -svincolamento dall acqua della riproduzione i g. non protetti e i g. flagellati con poca specializzazione delle strutture! infatti sono ancora molto legati alla presenza di acqua infatti sono ancora molto legati alla presenza di acqua, e per questo vivono soprattutto in ambienti umidi

10 CLASSIFICAZIONE DELLE BRIOFITE Regno Plantae Divisione Bryophyta classe Bryopsida classe Marchantiopsida classe Sphagnopsida classe Anthocerotopsida Dati numerici: specie di muschi e specie di epatiche

11 Classificazione Bryophyta Cl. Bryopsida (muschi) gametofito (corpo vegetativo) tallo costituito da fusticino, foglioline e rizoidi sporofito più sviluppato cl. Bryopsida cl. Marchantiopsida cl. Sphagnopsida cl. Anthocerotopsida Bryum sp. Fissidens sp. Funaria hygrometrica Dicranum sp. Fontinalis antipyreticae

12 struttura del gametofito e sporofito (muschi) sporangio (talvolta con cuffia) foglioline (fillidi) seta austorio (piede) sporofito (2n) fusticino (caulidio) gametofito (n) rizoidi

13 struttura del gametofito (muschi) foglioline (fillidi) fusticini (caulidi) rizoidi archegoni anteridi

14 sviluppo dello sporofito (muschi) 1 2 piede (austorio) seta caliptra (n)!

15 sporofito (muschi)

16 Classificazione Bryophyta Cl. Marchantiopsida (epatiche) gametofito (corpo vegetativo-tallo ) tallo appiattito, ramificato (ep. tallose) fusticino e foglioline (ep. fogliose) sporofito ridotto cl. Bryopsida cl. Marchantiopsida cl. Sphagnopsida cl. Anthocerotopsida Scapania sp. Marchantia polymorpha Frullania sp.

17 struttura del gametofito (epatiche - Marchantia)

18 struttura dello sporofito (epatiche - Marchantia) archegonioforo ( ) peduncolo Parete archegonio sporogonio d spore ed elateri

19 Classificazione Bryophyta Cl. Sphagnopsida (sfagni) Cl. Anthocerotopsida cl. Bryopsida cl. Marchantiopsida cl. Sphagnopsida cl. Anthocerotopsida Sphagnum sp. (muschi delle torbiere) Anthoceros sp.

Riproduzione nelle Briofite (epatiche/muschi) - asessuata (propaguli o gemmule) - sessuata (spore) (p Riproduzione asessuata Avviene tramite parti di tallo differenziate che si staccano

20 Riproduzione nelle Briofite (epatiche/muschi) - asessuata (propaguli o gemmule) - sessuata (spore) (p Riproduzione asessuata Avviene tramite parti di tallo differenziate che si staccano per frammentazione (propaguli) o si formano in appositi cestelli (gemmule) e si diffondono nell ambiente tramite vento, acqua, animali. coppe propagulifere ( cestello ) Marchantia polymorpha

21 Riproduzione sessuata Avviene ad opera di gameti mobili (anterozoidi) prodotti nell anteridio, che nuotando in un velo d acqua o trasportati dalla pioggiaraggiungono i i il gamete immobile prodotto dtt dall archegonio. Archegonio e anteridio sono portati dal gametofito.

22 Strutture sessuali (epatiche - Marchantia) Archegoniofori ( )

23 Strutture sessuali (epatiche - Marchantia) Anteridiofori ( )

24 Ciclo delle Bryophyta Le briofite presentano un alternanza eteromorfica di generazioni nella quale il gametofito (n) domina sullo sporofito (2n) sia per dimensioni che per durata della vita. Lo sporofito è generalmente privo di clorofilla evive daepifita e da parassita sul gametofito fotosintetizzante. Ciclo muschi

25 Ciclo epatiche Sporofito (2n) Gametofito (n)

26 Caratteristiche ecologiche BRIOFITE - i fattori ambientali che ne influenzano la crescita sono: acqua (!) - luce - ph - temperatura - natura del substrato nutrienti - legate alla presenza di acqua (cuticola in genere mancante e spermatozoidi ciliati) - organismi i pochiloidrici id i i (latenza e alta capacità di idratazione) i (es. Tortula ruralis fino a 14 anni in condizioni di secchezza senza perdere vitalità) - temperature: hanno range di tolleranza ampio da ambienti iartici ia zone ad alta temperatura (70 C -110 C!) -sensibili e/o accumulatori di inquinanti i i (bioindicatori/bioaccumulatori) i i/bi i)

27 Quindi dove si distribuiscono le briofite? ambienti a forte umidità: boschi umidi cascate, torbiere più alta diversità di specie nelle regioni tropicali rocce, muri, habitat dove frequente acqua allo stato di vapore tundra ambienti acquatici i (Riccia i fluitans, Fontinalis antipyretica, etc) epifite ambienti nudi (pionieri) Riccia fluitans Tortula sp. Fontinalis antipyretica

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