RUOLO NELL ECOSISTEMA

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4 RUOLO NELL ECOSISTEMA Sono organismi: * eucarioti * pluricellulari * autotrofi * fotosintetici. Grazie alla fotosintesi producono l O 2 indispensabile alla vita dei consumatori e quindi al mantenimento di tutta la catena alimentare.

5 La reazione della fotosintesi è esattamente quella inversa della respirazione cellulare. Ma come è possibile che quelli che sono i nostri prodotti di scarto (H 2 O e CO 2 ) sono le molecole che servono alle piante per nutrire tutti gli organismi del Pianeta? E come è possibile che i prodotti di scarto della fotosintesi siano le molecole imprescindibili per la nostra sopravvivenza (Glc e O 2 )?

6 Non è una coincidenza stranissima? Se i due processi sono così interconnessi tra loro, quale è nato prima sulla Terra, la fotosintesi o la respirazione? FOTOSINTESI CO 2 + H 2 O Glc + O 2 E RESPIRAZIONE

7 Non è una coincidenza stranissima, è nemmeno una meravigliosa provvidenza divina, ma il risultato di un faticoso aggiustamento. L O 2 presente nell atmosfera oggi probabilmente deriva per intero dalla fotosintesi delle piante di tempi passati. Questo gas che viene visto come un benefattore è in realtà un distruttore che fa a pezzi tutto quel che tocca data la sua grande reattività. Gli organismi viventi per non finir bruciati vivi o intossicati hanno «imparato» gradualmente a convivere con esso, inizialmente sviluppando dei sistemi per neutralizzarlo, poi sfruttandolo per uso energetico.

8 EVOLUZIONE La prima cellula vegetale ha avuto origine da un processo endosimbiotico avvenuto 900 mln di anni fa tra una cellula eucariote (che quindi aveva già acquisito il mitocondrio) ed un procariote capace di compiere la fotosintesi. Quale? Un cianobatterio......che si è poi evoluto nell organello che oggi conosciamo come......cloroplasto.

9 5. ALGHE VERDI Rappresentano il componente principale del fitoplancton per cui sono prevalentemente marine. Si trovano come organismi sia uni che pluricellulari e possiedono molte caratteristiche simili alle piante: cloroplasti, clorofilla, parete cellulare, granuli di amido. Ciò fa presuppore che le prime piante si siano evolute proprio dalle alghe verdi.

10 EVOLUZIONE Le piante condividono molte caratteristiche con le alghe verdi e ciò fa presupporre che si siano evolute da questi organismi (oggi classificati tra i protisti). Queste clorofite vivono esclusivamente in ambienti acquatici mentre nel corso dell evoluzione le piante hanno conquistato l ambiente terrestre sfidando la disidratazione e questo ha rappresentato una fase di straordinaria importanza anche per la successiva espansione di noi animali. N.B.: Anche se la complessità aumenta, l evoluzione non va vista come un percorso verso la perfezione, ma come una serie di tentativi adattativi che sono stati selezionati positivamente.

11 Questi adattamenti hanno riguardato: * lo sviluppo di un sistema vascolare per il trasporto dell acqua e dei prodotti della fotosintesi; * sistemi di riproduzione che facilitino l incontro tra i gameti al di fuori dell acqua che è fattore avvantaggiante --> sviluppo dei semi che proteggono e nutrono l embrione. In base al sistema vascolare e alla riproduzione le piante si classificano in 4 grandi gruppi: * piante non vascolari (Briofite) * piante vascolari senza semi (Pteridofite) * piante vascolari a semi nudi (Gimnosperme) * piante vascolari a semi protetti (Angiosperme)

12 CLASSIFICAZIONE CIANOBATTERI Hanno «inventato» la fotosintesi. Producono da soli ossigeno e gli zuccheri che poi usano per procurarsi energia. ALGHE EUCARIOTE Hanno unito la capacità fotosintetica ad una più efficace organizzazione cellulare BRIOFITE Sono state le prime ad uscire da un ambiente esclusivamente acquatico ed hanno acquisito un organizzazione cormoide. Piante NON vascolari PTERIDOFITE Hanno acquisito un organizzazione con radici, fusto e foglie (cormo) particolarmente efficiente per il trasporto dell acqua e per la vita sulle terre emerse GIMNOSPERME Sono state le prime a produrre semi che consentono la sopravvivenza e lo sviluppo degli embrioni ANGIOSPERME Presentano strutture riproduttive complesse (fiori) per favorire il passaggio del materiale genetico attraverso l impollinazione. Proteggono i semi all interno dei frutti che derivano da una modificazione dell ovario

13 Fanno fotosintesi Organizzazione cellulare complessa Vivono in ambiente umido Hanno il cormo (radici, fusto, foglie) Fanno semi Proteggono i semi all interno dei frutti ANGIOSPERME Hanno tutte le caratteristiche GIMNOSPERME Non fanno i frutti PTERIDOFITE Non fanno i semi BRIOFITE Non hanno il cormo ALGHE EUCARIOTE Vivono solo in acqua CIANOBATTERI Cellula procariote

14 CICLO VITALE Negli animali, l individuo è diploide per la maggior parte del suo ciclo vitale; la fase aploide è ridotta ai soli gameti che fondendosi danno origine allo zigote diploide. Funghi e alghe rimangono aploidi per la maggior parte della loro vita e la fase diploide è ridotta solo allo zigote che si divide subito per meiosi. Il ciclo vitale delle piante è invece caratterizzato da un alternanza di generazioni: trascorrono una parte del loro ciclo vitale in uno stato diploide detto sporofito e parte in uno stato aploide detto gametofito. Nelle piante non vascolari è dominante la generazione del gametofito, mentre nelle piante vascolari è dominante quella dello sporofito.

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16 BRIOFITE Sono piante non vascolari di piccole dimensioni. Sono le prime ad essere riuscite a conquistare la terraferma, ma non avendo sviluppato adeguati sistemi di trasporto di acqua e nutrienti, necessitano di vivere in ambienti umidi (es. i muschi).

17 Goqui Island (Cina orientale)

18 Nelle piante non vascolari è dominante la generazione del gametofito aploide.

19 PTERIDOFITE Sono le prime piante vascolari comparse circa 400 mln di anni fa insieme ai rettili. Hanno acquisito un organizzazione con radici, fusto e foglie (cormo) particolarmente efficiente per il trasporto dell acqua e per la vita sulle terre emerse, ma necessitano comunque di vivere in ambienti pressoché umidi per potersi riprodurre (es. felci).

20 Nelle piante vascolari è dominante la generazione dello sporofito diploide (la pianta adulta visibile).

21 Sporofito con sporangi

22 GIMNOSPERME Piante capaci di riprodursi attraverso i semi (nudi) e in ambienti più asciutti furono selezionate positivamente e ciò portò al declino delle felci arboree. Le prime piante a semi comparvero sulla Terra circa 250 mln di anni fa insieme ai dinosauri (es. conifere come pini e abeti).

23 La generazione dominante è quella dello sporofito (albero adulto) che produce nella stessa pianta i coni maschili e femminili (piante monoiche), ovvero le strutture specializzate che producono le spore. In primavera i coni maschili rilasciano polline che, trasportato dal vento, giunge all ovulo presente nel cono femminile.

24 Il polline feconda la cellula uovo più di un anno dopo e lo sviluppo dello zigote darà origine ad un embrione che maturerà all interno dell ovulo che successivamente si trasforma in seme. L embrione contenuto nel seme si stacca dal cono e può sopravvivere in uno stato di dormienza per diversi anni sino a che non diventano favorevoli le condizioni per la germinazione che darà vita ad una nuova pianta. L embrione è nel frattempo protetto dagli urti e dalla disidratazione grazie ai tegumenti esterni ed è circondato e nutrito da sostanze di riserva.

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27 ANGIOSPERME Sono le piante vascolari più diffuse al mondo perché sono quelle che hanno avuto più successo sul pianeta. Compaiono circa 130 mln di anni fa in corrispondenza dell estinzione dei dinosauri. Sono le cosiddette antòfite = piante con fiori ed hanno conquistato gli ambienti terrestri più disparati (sia freddi che caldi e aridi) ed alcune specie hanno anche riconquistato l ambiente acquatico come la posidonia.

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29 Il vantaggio evolutivo delle angiosperme che ha consentito la loro esplosione sulla Terra è stato il fiore.

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31 La parte femminile del fiore è detta pistillo, mentre quella maschile stame. Sepali e petali hanno invece una funzione protettiva e di richiamo per gli insetti impollinatori. Gli stami sono costituiti da antere in cui sono presenti le spore che per mitosi producono il polline ovvero il gametofito maschile che produce 2 nuclei spermatici. Il pistillo è costituito da un ovario ovvero la camera che racchiude gli ovuli, uno stilo e lo stigma, la parte appiccicosa sulla quale viene trasferito il polline.

32 In base al tipo di impollinazione si distinguono piante: * anemofile --> impollinazione provocata dall azione del vento, i fiori sono privi di apparato di richiamo, di nettare e di profumi (es. banano, cactus); * entomofile/ornitofila --> impollinazione operata da insetti (es. api) o uccelli (es. colibrì)

33 Quando un granulo di polline si posa sullo stigma, questo produce un tubetto pollinico che si insinua nello stilo per raggiungere l ovulo nell ovario. Avviene una doppia fecondazione perché un nucleo spermatico feconda una cellula uova dando origine allo zigote 2N, mentre l altro nucleo si fonde con 2 nuclei del sacco embrionale dando origine all endosperma 3N, un tessuto specializzato nel nutrire l embrione.

34 L ovulo si trasformerà in seme e all interno di esso crescerà l embrione, mentre l ovario in frutto che protegge il seme e ne garantisce la dispersione. Quando il frutto è maturo, si stacca dalla pianta e disperde i semi che germoglieranno a dare un altra pianta.

35 Modalità di dispersione dei semi:

36 Si distinguono piante monocotiledoni e dicotiledoni a seconda del numero di foglioline che forma l embrione.

37 Germinazione dei semi I semi hanno sviluppato una capacità adattativa per cui rimangono in uno stato di dormienza sino a che le condizioni non sono adeguate per la germinazione es. quantità di acqua, presenza di O 2, temperatura.

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