Co- evoluzione fiore- impollinatore

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1 Evoluzione del fiore delle Angiosperme Co- evoluzione fiore- impollinatore Costanza Baldissero/o Seminario per l insegnamento di Botanica (Prof.ssa S. Pancaldi), Corso di Laurea in Scienze Biologiche UniFE A.A

2 IL FIORE delle ANGIOSPERME Il fiore è un ramo ad accrescimento definito

3 IL FIORE delle ANGIOSPERME

4 1. Evoluzione del fiore delle Angiosperme 2. Co- evoluzione fiore- impollinatore

5 1. Evoluzione del fiore delle Angiosperme talamo (rice/acolo) perianzio androceo ( ) gineceo ( )

6 TALAMO distanza internodale forma

7 TALAMO à DISTANZA INTERNODALE Distanza internodale FIORE: PRIMITIVO à à à à à à à à à à à à à à à à à à EVOLUTO

8 TALAMO à FORMA..conica à piana/convessa à piana/concava à concava à incavata FIORE: PRIMITIVO à à à à à à à à à à à à à à à à à à EVOLUTO

9 h/p://flickr.com/photos/tanaka_juuvoh Magnolia h/p:// Carpelli Stami Perigonio con tepali

10 Lilium sp. Rosa sp. Fru/o di orchidea

11 PERIANZIO PRIMITIVO Fiore dialisepato/petalo Simmetria raggiata (fiore atnomorfo) Numero di elemenu elevato Disposizione spiralata degli elemenu EVOLUTO Fiore gamosepato/petalo Simmetria bilaterale (fiore zigomorfo) Numero di elemenu rido/o (con eccezioni) Disposizione parallela degli elemenu Lilium bulbiferum Ginestra

12 PERIANZIO PRIMITIVO Fiore dialisepato/petalo Simmetria raggiata (fiore atnomorfo) Numero di elemenu elevato Disposizione spiralata degli elemenu EVOLUTO Fiore gamosepato/petalo Simmetria bilaterale (fiore zigomorfo) Numero di elemenu rido/o (con eccezioni) Disposizione sovrapposta degli elemenu

13 PERIANZIO Teorie: Calice: sepali derivano dalle foglie (à stesso numero di fasci delle foglie) Corolla: petali derivano dagli stami (1 solo fascio, come negli stami) Corolla Monosymmetry: EvoluTon of a Morphological Novelty in the Brassicaceae Family. Busch A, Horn S, Muehlhausen A, Mummenhoff K, Zachgo S (2012) Mol Biol Evol, 29 (4): Are Petals Sterile Stamens or Bracts? The Origin and EvoluTon of Petals in the Core Eudicots. De Craene LPR (2007) Annals of Botany, 100 (3): DifferenTal regulaton of symmetry genes and the evoluton of floral morphologies. Hileman LC, Kramer EM, David A (2003) PNAS, 100 (22): EvoluTon of Perianth and Stamen CharacterisTcs with Respect to Floral Symmetry in Ranunculales. Damerval C, Nadot S (2007) Annals of Botany, 100 (3):

14 ANDROCEO Stame à in origine, sia funzione vessillare sia riprodutva, poi solo riprodutva Ninfea PRIMITIVO Stami numerosi (fiore poliandro). Orchidea Wikipedia free image EVOLUTO Pochi stami (anche 1 solo, fiore monandro), sopra/u/o in fiori zigomorfi e a disseminazione entomocora del polline.

15 ANDROCEO

16 ANDROCEO Solanum laxum

17 ANDROCEO DibaTto scienufico aperto

18 GINECEO Gineceo: formato da uno o più pisulli formau da foglie specializzate (carpelli).

19 GINECEO Colchicum autumnale Ludwigia sp.

20 GINECEO

21 GINECEO

22

23 1. Evoluzione del fiore delle Angiosperme 2. Co- evoluzione fiore- impollinatore

24 TIPI DI DISSEMINAZIONE DEL POLLINE ANEMOFILA (vento) ENTOMOFILA (inset) ZOOFILA (animali) IDROFILA (acqua, rara)

25 TIPI DI DISSEMINAZIONE DEL POLLINE ANEMOFILA (vento) ENTOMOFILA (inset) ZOOFILA (animali) IDROFILA (acqua, rara)

26 TIPI DI DISSEMINAZIONE DEL POLLINE Strobili di Gimnosperme e dispersione anemocora del polline. Entrambe le Upologie di Fanerogame, Angiosperme e Gimnosperme, condividono la Upologia di disseminazione affidata al vento. à Grosse quanutà di polline prodo/o à Polline ortodosso/recalcitrante Es. GRAMINACEE à allergie

27 CO- EVOLUZIONE Disseminazione anemocora à polline piccolo e liscio, stami e sugmi esposu al vento, spesso infiorescenze per aumentare la capacità di dispersione/ca/ura del polline Disseminazione zoo/entomocora à polline appiccicoso, con appigli, morfologia/ stru/ura del fiore a/a ad a/rarre l impollinatore corre/o (piste di a/erraggio, odori, mimesi). Longevità del polline diversa! RIPRODUZIONE NUTRIMENTO

28 CO- EVOLUZIONE Coevoluzione: influenza evoluzionisuca reciproca fra due specie (ciascuna delle due specie esercita una pressione seletva sull altra specie coinvolta, cosicchè entrambe evolvono insieme). Coevoluzione come esempio estremo di mutualismo. Pianta: evoluzione di stru=ure ada=e a richiamare specifici impollinatori Impollinatore: evoluzione di para del corpo e di comportamena adab a favorire l impollinazione di specifiche piante Fleming T H et al. Ann Bot 2009;104:

29 CO- EVOLUZIONE Le relazioni che si creano fra pianta e impollinatore possono essere: stre/e, se vengono coinvolte poche specie (à fino al caso estremo di 2 specie) lasse, se una specie dà origine a relazioni con numerose altre specie (mutualismo diffuso) à traggono beneficio molte specie! Smith TM and Smith RL (2007) ElemenU di ecologia

30 CO- EVOLUZIONE VANTAGGI FIORE INSETTO- IMPOLLINATORE Specifici impollinatori = minor spreco di polline su fiori sbagliau à minor produzione di polline Fiore specifico = minor compeuzione per il cibo con altri inset A/ualmente, 65% delle Angiosperme sono impollinate da inset e circa il 20% degli inset si nutre di ne/are in almeno una fase del proprio ciclo vitale. Efficienza di impollinazione à visite regolari da parte dell impollinatore à il fiore deve offrire una fonte di nutrimento (dire/o = ne/are/polline; indire/o = piccoli inset), un richiamo dire/o (odore, colore, forma, tessitura ) o indire/o (fiore come trappola per prede degli impollinatori colibrì originariamente atrato da piccoli inset e ragni presenu sui fiori, più che dal ne/are)

31 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo/eri, primi impollinatori, atrau dal secreto vischioso e nutriente prodo/o dagli sugmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne/àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodiu, con stami e pisulli sullo stesso fiore

32 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo]eri, primi impollinatori, a^rat dal secreto vischioso e nutriente prodo]o dagli stgmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne/àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodiu, con stami e pisulli sullo stesso fiore

33 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo/eri, primi impollinatori, atrau dal secreto vischioso e nutriente prodo/o dagli sugmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne]àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodiu, con stami e pisulli sullo stesso fiore

34 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo/eri, primi impollinatori, atrau dal secreto vischioso e nutriente prodo/o dagli sugmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne/àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodiu, con stami e pisulli sullo stesso fiore

35 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo/eri, primi impollinatori, atrau dal secreto vischioso e nutriente prodo/o dagli sugmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne/àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodiu, con stami e pisulli sullo stesso fiore

36 CO- EVOLUZIONE Teorie: 1. Coleo/eri, primi impollinatori, atrau dal secreto vischioso e nutriente prodo/o dagli sugmi. 2. Sviluppo/evoluzione dei ne/àri 3. Protezione degli ovuli (ovario da supero a infero) 4. Sviluppo di foglie vessillari 5. Evoluzione di fiori ermafrodit, con stami e pistlli sullo stesso fiore

37 CO- EVOLUZIONE ORCHIDEA DI DARWIN Angraecum sp. llustrazione di Alfred Russel Wallace (1871) Wikimedia commons Seminario per l insegnamento di Botanica, Corso di Laurea in Scienze Biologiche UniFE A.A

38 CO- EVOLUZIONE

39 CO- EVOLUZIONE Coleo/eri Imeno/eri Lepido/eri Uccelli Pipistrelli

40 CO- EVOLUZIONE Coleo]eri Olfa/o molto sviluppato Vista poco sviluppata Fiore Profumazioni/odori intensi Ovuli ben protet Grandi dimensioni Colorazione poco appariscente

41 CO- EVOLUZIONE Imeno]eri (es. api) Non vedono il rosso Vedono il blu, il giallo e l UV Si nutrono di ne/are Fiore Colore per lo più blu, giallo, bianco Profumazioni delicate indicatori (es. flavonoidi) Forme specifiche (tubulari, ne/ari evidenu)

42 CO- EVOLUZIONE Mimulus gu=atus. Autore: Algirdas. Wikimedia commons Wikimedia commons UV api - flavonoidi Seminario per l insegnamento di Botanica, Corso di Laurea in Scienze Biologiche UniFE A.A

43 CO- EVOLUZIONE h/p://omodeo.anisn.it/

44 CO- EVOLUZIONE Es. Bocca di leone o simili

45 CO- EVOLUZIONE Nuove teorie: campo ele/rico ed ele/romagneusmo Anni 60, api/bombi con ali cariche + e petali carichi - à il polline è a/ra/o sull inse/o prima che questo tocchi il fiore 2013, i fiori eme/ono campi ele/romagneuci che le api/bombi percepiscono e disunguono Clarke, D., Whitney, H., Su/on, G., & Robert, D. (2013). DetecUon and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees Science DOI: /science

46 CO- EVOLUZIONE Lepido]eri (es. farfalle) Vedono anche il rosso Si nutrono di ne/are Olfa/o poco sviluppato Fiore Vari colori Profumazione assente indicatori Forme specifiche (spesso infiorescenze)

47 CO- EVOLUZIONE Lepido]eri (es. farfalle) Vedono anche il rosso Si nutrono di ne/are Olfa/o poco sviluppato Fiore Vari colori Profumazione assente indicatori Forme specifiche (spesso infiorescenze)

48 CO- EVOLUZIONE Mosche (di]eri) e formiche (imeno]eri) Mosche: amano odori di materiale in decomposizione Formiche e inset non volanu Fiore Odori catvi (mosche) Colorazione rosso- bruno (mosche) Fiori vicini al terreno o facilmente raggiungibili (formiche e inset non volanu)

49 CO- EVOLUZIONE Mosche e formiche Mosche: amano odori di materiale in decomposizione Formiche e inset non volanu Fiore Odori catvi (mosche) Colorazione rosso- bruno (mosche) Fiori vicini al terreno o facilmente raggiungibili (formiche e inset non volanu) Strapelia lepida (Wikimedia commons)

50 CO- EVOLUZIONE

51 CO- EVOLUZIONE Uccelli Olfa/o poco sviluppato Vista molto sviluppata Fiore Profumazioni/odori scarse Colorazione molto appariscente Forme specifiche (es. petali ricurvi)

52 CO- EVOLUZIONE

53 CO- EVOLUZIONE h/p://bybio.wordpress.com/ Fiore Cardinale Colibrì si nutre in volo e il fiore è specializzato a spolverare la testa dell uccello di polline

54 CO- EVOLUZIONE Pipistrelli (chiro]eri) Olfa/o molto sviluppato Vista poco sviluppata Lingua molto lunga e ruvida Animali no/urni Fiore Profumazioni/odori intensi (ammuffito) Colorazione chiara Forme specifiche e resistenu AperU di no/e

55 CO- EVOLUZIONE The pallid bat mainly feeds on insects, but is also an effecuve pollinator of cardon cactus Esempi foto flowers. (Photo by Winifred Frick) The lesser long- nosed bat feeds on nectar and pollen from cactus flowers. (Photo by Winifred Frick h/p://news.ucsc.edu/2012/12/bat- pollinators Insect- eatng bat outperforms nectar specialist as pollinator of cactus flowers Surprising study shows complex relatonships in coevoluton of plants and pollinators. December 06, 2012 By: Tim Stephens University of California Santa Cruz

56 CO- EVOLUZIONE Muchhala N., 2012

57 Iconografia: laddove non specificato, le immagini sono o originali personali o tra/e dal testo FondamenU di Botanica Generale: teoria e prauca (Pancaldi et al., 2011 Mac Graw- Hill). Sito internet (filmato): Prof. Dr. Jonathan Drori h/p:// Biblio extra: PNAS, 2007 Early steps of angiosperm pollinator coevoluton Shusheng Hu, David L. Dilcher, David M. Jarzen and David Winship Taylor Trends in Ecology and EvoluUon, 2013 Pollinator- mediated evoluton of floral signals Florian P. Schiestl and Steven D. Johnson