STRUTTURA DELLE PIANTE
ORIGINE DELLE PIANTE Si ritiene che le piante derivino dall evoluzione di un alga verde (protista fotosintetico acquatico) con cui le piante condividono alcune caratteristiche: 1) Stessi pigmenti fotosintetici 2) Stessi carboidrati di riserva (amido) 3) Cellulosa nella parete cellulare 4) Stessa modalità di divisione cellulare (citochinesi con formazione della piastra cellulare)
ADATTAMENTI DELLE PIANTE ALLA VITA SULLE TERRE EMERSE 1) Cuticola: impedisce la disidratazione 2) Stomi: favoriscono gli scambi gassosi 3) Organi riproduttori multicellulari (gametangi) che proteggono i gameti 4) Formazione a partire dalla cellula uovo fecondata di un embrione protetto dal gametangio femminile
CLASSIFICAZIONE (ED EVOLUZIONE) DELLE PIANTE Monocotiledoni Dicotiledoni
ANGIOSPERME E GIMNOSPERME Angiosperme e Gimnosperme sono piante vascolari a seme. Il seme è costituito da una piantina embrionale circondata da tessuto nutritivo e protetta da un rivestimento esterno. Queste tre componenti del seme rappresentano un vantaggio evolutivo rispetto alla riproduzione tramite spore delle piante più primitive. Anche il tessuto vascolare è un altro vantaggio permettendo alle piante un trasporto di fluidi più efficiente e quindi la crescita in altezza. Importante per la comparsa del tessuto vascolare è stata la possibilità di sintetizzare la lignina.
GIMNOSPERME Gimnosperme vuol dire a seme nudo. I semi nelle conifere (principale gruppo di di gimnosperme) ad es. sono presenti in coni.
ANGIOSPERME Le angiosperme sono le piante con fiore (angiosperma vuol dire seme racchiuso da un vaso o da un baccello ). In queste piante, il seme (che deriva dall ovulo) è protetto da frutto che deriva dall ovaio. Esse si sono evolute dalle piante senza fiore (gimnosperme) da 125 a 140 milioni di anni fa. Alle angiosperme appartengono tutti gli alberi da frutto; i fiori; le verdure; le erbe; i cereali. Rappresentano il gruppo di piante più numeroso (ca. 235mila specie).
Piante Angiosperme Caratteristiche: 1)fiori; 2) doppia fecondazione; 3)endosperma; 4) semi contenuti nei frutti. In base al loro accrescimento le piante angiosperme possono essere classificate in: Arboree (palma, acero) Erbacee (riso, soia) un'altra classificazione può essere in: Monocotiledoni (Palma, riso, orchidee, gigli) Dicotiledoni (Acero rosso, soia, rose, girasole).
Le monocotiledoni (65.000 specie) posseggono una sola fogliolina embrionale (un solo cotiledone); le dicotiledoni (170 mila specie) ne posseggono due. Differenze tra mono- e dicotiledoni
STRUTTURA DELLE PIANTE Le piante possono essere classificate in: legnose (perenni) erbacee (annuali, biennali e perenni). Le parti principali di una pianta sono: l'apparato radicale il fusto i rami le foglie e i fiori (se angiosperme) i frutti i semi
TESSUTI DELLE PIANTE Le piante sono composti da tessuti cellulari semplici (un solo tipo di cellula) o composti (più tipi di cellule). I tessuti sono organizzati in sistemi tessutali: 1) Sistema dei tessuti fondamentali 2) Sistema dei tessuti vascolari 3) Sistema dei tessuti dermici Radici, rami, foglie, fiori e frutti sono detti organi.
SISTEMA DEI TESSUTI FONDAMENTALI Costituito da tre tessuti semplici: 1) Parenchima: funzione fotosintetica, di deposito e secrezione; cellule vive con parete cellulare primaria 2) Collenchima: funzione di sostegno di parti flessibili; cellule spesso vive con parete cellulare primaria inspessita 3) Sclerenchima: funzione di sostegno; cellule morte con parete cellulare secondaria lignificata (fibre e sclereidi)
SISTEMA DEI TESSUTI VASCOLARI Costituito da due tessuti composti: 1) Xilema: tracheidi, elementi vasali, cellule parenchimatiche e fibre; trasporto di acqua e minerali, funzione di sostegno 2) Floema: elementi del tubo cribroso, cellule compagne, cellule parenchimatiche del floema
SISTEMA DEI TESSUTI DERMICI Costituito da due tessuti composti: 1) Epidermide: Cellule epidermiche (con cuticola), cellule di guardia e tricomi; funzione protettiva 2) Periderma: Cellule del sughero, cellule parenchimatiche del felloderma; protezione delle piante legnose
CRESCITA DELLE PIANTE Divisione solo a livello dei meristemi. Crescita primaria (allungamento dei germogli e delle radici) grazie ai meristemi apicali. In alcune dicotiledoni e nelle gimnosperme anche crescita secondaria a carico dei 2 meristemi laterali (detti cambio cribrolegnoso e cambio suberofellodermico)
Foglia Struttura: la struttura di una foglia comprende: la cuticola, l'epidermide superiore, il mesofillo, l'epidermide inferiore e la cuticola inferiore con i peli (tricomi) e le cellule di guardia. La cuticola rappresenta un'efficace barriera contro la perdita eccessiva di acqua. Le cellule del mesofillo sono le più ricche di cloroplasti e quindi molto fotosintetiche. Ci sono due tipi di mesofillo: spugnoso e a palizzata.
L'epidermide inferiore è ricca di aperture dette stomi realizzate dalle cellule di guardia che permettono lo scambio di gas e di vapore acqueo con l'ambiente. Gli stomi sono presenti in tutte le parti aeree della pianta, ma sono particolarmente abbondanti nella superficie inferiore della foglia; ad es. nella foglia di tabacco ci sono 20mila stomi/cmq sulla pagina inferiore e solo 5mila/cmq nella pagina superiore.
Attraverso gli stomi avviene la traspirazione cioè la perdita della maggior quantità di acqua (circa il 90%) che, se eccessiva e non può essere compensata dall'assunzione, può portare alla disidratazione della pianta e alla sua morte. Effetti positivi della traspirazione: 1) trasporto di acqua attraverso xilema (vedi in seguito); 2) raffreddamento della pianta; 3) assorbimento di sali L'apertura e la chiusura degli stomi sono regolate dalla pressione di turgore
Un aumento della concentrazione di sali nelle cellule di guardia richiama acqua che fa aumentare la pressione di turgore e quindi gli stomi si aprono; viceversa una diminuzione di sali nelle cellule di guardia provoca un rilascio di acqua e quindi una diminuzione della pressione di turgore con conseguente chiusura degli stomi.
Fattori che influenzano l'apertura degli stomi sono: 1) la temperatura, 2) la luce, 3) la concentrazione di CO 2 nella cellula. Così, quando la temperatura ambiente supera i 35 C gli stomi si chiudono in quanto l'aumento della t provoca un aumento della traspirazione e quindi della CO 2 intracellulare. Per quanto riguarda la luce molte piante chiudono gli stomi la sera e li riaprono al mattino; questo perché la luce ha un effetto diretto sulla CO 2 ; alla luce avviene la fotosintesi, si consuma CO 2 che quindi diminuisce come concentrazione nella cellula provocando l'apertura degli stomi, viceversa al buio la CO 2 aumenta e gli stomi si chiudono. Inoltre, colpendo le cellule di guardia con la luce blu essi si aprono indipendentemente dalla CO 2.
TRASPORTO NEL CORPO DELLA PIANTA Comprende i due sistemi conduttori dello xilema edelfloema. Lo xilema è il principale tessuto di trasporto dell'acqua e dei sali minerali dalle radici a tutte le parti aeree della pianta.
I vasi dello xilema sono costituiti da lunghi tubi derivati da cellule morte con pareti cellulari molto ispessite dalla lignina e che hanno perso il citoplasma. Il floema trasporta le sostanze nutritizie (tra cui il saccarosio prodotto con la fotosintesi) alle varie parti della pianta.
Glielementiconduttoridelfloemasonoitubicribrosi(cellule che hanno perso il nucleo e buona parte del citoplasma) che ricevono il nutrimento dalle cellule compagne.
Il trasporto dell'acqua nello xilema è unidirezionale dal basso verso l'alto attraverso i capillari; l'acqua è risucchiata verso l'alto a causa della depressione creata dall'evaporazione. Infatti, l'acqua può salire dal suolo alle parti più aeree della pianta (anche per diverse decine di metri) grazie alla coesione dell'acqua che genera una tensione e all'adesione delle molecole d'acqua alle tracheidi dei vasi dello xilema e alla parete cellulare. In questo modo l'acqua che evapora per traspirazione viene rimpiazzata dall'acqua attirata verso l'alto attraverso il tubo come una colonna continua. Questa è nota come modello dell'adesione-coesione-tensione.
Il trasporto del saccarosio nel floema avviene contro gradiente di concentrazione passando da una cellula all altra attraverso i plasmodesmi secondo il modello "sorgente-pozzo". Il saccarosio prodotto dalle cellule del mesofillo delle foglie viene secreto nei tubi cribrosi contro gradiente perché nei tubi cribrosi la concentrazione di saccarosio è maggiore che nel mesofillo (fase di caricamento del floema). Per questa ragione viene richiamata acqua dai vasi dello xilema per osmosi nel tubo cribroso (sorgente). Il saccarosio viene così scaricato dal tubo cribroso passivamente insieme all'acqua secondo un gradiente di concentrazione sorgente pozzo (fase di scaricamento del floema). Giunto nel pozzo il saccarosio può essere utilizzato odepositatoel'acquaritornare nello xilema.
Fiore Il fiore è costituito dal gambo che termina con il calice munito di sepali su cui poggia la corolla con i petali e l'apparato riproduttore femminile (gineceo) e/o maschile (androceo). Il gineceo è costituito dal pistillo costituitodaunoopiù carpelli alla base dei quali è situato l'ovario al cui interno si trovano gli ovuli, mentre l'apice prende il nome di stigma; l'ovario e lo stigma sono collegati dallo stilo. L'androceo comprende lo stame che è costituito dall'antera contenente i granuli di polline ed è supportato dal filamento.
Dal punto di vista riproduttivo il fiore può contenere sia l'apparato maschile che quello femminile e in questo caso esso si dice fiore perfetto (es. zucca, mais, quercia, betulla, ecc.; nel mais: il pennacchio è lo stame, la barba è il carpello). Se i due apparati riproduttivi si trovano su piante diverse il fiore si dice imperfetto; es. ailanto, vischio, kiwi, ecc.
Questi fiori detti imperfetti possono trovarsi anche sulla stessa pianta come é il caso del mais (i pennacchi sono i fiori maschili, le barbe delle pannocchie i fiori femminili), della zucca, della betulla, della quercia: tutte piante monoiche. I fiori maschili e femminili possono trovarsi anche su piante diverse come nel caso dell'ailanto, del vischio, dell'agrifoglio (solo l'agrifoglio femmina produce bacche, se ha però nelle vicinanze un agrifoglio maschio). Quest'ultime sono dette piante dioiche.
RIPRODUZIONE NELLE PIANTE Nelle piante la riproduzione può essere:asessuata e Sessuata La riproduzione asessuata (detta anche moltiplicazione vegetativa), senza l'intervento dei gameti, avviene per mezzo di: rizomi, bulbi, tuberi, stoloni (patate, dalie, fragole, ecc.)
La riproduzione sessuata prevede formazione di spore aploidi che si dividono in microspore (maschili) e megaspore (femminili) echeevolvono in gametofiti (pianta pluricellulare aploide che nelle angiosperme e ridottisima e dipendente dallo sporofito) maschile e femminile. I gametofiti producono gameti non per meiosi ma per mitosi. Duegameticosìprodottisifondonoeformanouno zigote diploide chesidivideeformaunindividuo detto sporofito. Le cellule dello sporofito si dividono per meiosi generando spore aploidi.
Sviluppo dei gametofiti
L IMPOLLINAZIONE Per potersi verificare la fecondazione è necessaria l'impollinazione, cioè il polline deve essere trasferito dall'antera sullo stigma. Gli agenti impollinatori (pronubi) sono le api e altri insetti pronubi (come le farfalle, i coleotteri, ecc.), gli uccelli (colibrì), piccoli mammiferi (pipistrelli).una certa azione è svolta anche dal vento. I fiori con i loro colori attirano gli insetti che per prelevare il nettare provocano la fecondazione. Gli insetti sono apparsi 100 milioni di anni prima dei fiori.
IMPOLLINAZIONE E FECONDAZIONE
FRUTTI Sono ovari maturi. Quelli che includono ulteriori parti del fiore sono detti frutti accessori o falsi frutti (come i pomi, le fragole, ecc.).
Seme Nelle angiosperme, durante la formazione dell'embrione, molti nutrienti si accumulano nell'ovulo e vengono utilizzati per la sintesi di materiale nutritizio nell'endosperma e nei cotiledoni.