piante furono le prime a uscire dalla acque - MUSE

Progetto:
Siamo tutti biodiversi
“Percorso di autoformazione guidata: approfondimenti scientifici”
a cura delle Sezioni scientifiche del Museo Tridentino di Scienze
Naturali
Modulo 6 – 24 novembre 2008
Gli adattamenti delle piante
all’ambiente alpino
Francesco Rigobello
PIANTE
CLIMA
AMBIENTE
Uscita dalle acque
La vita nacque
nei mari e nei laghi
piante furono le prime
a uscire dalla acque
le seguirono erbivori,
seguiti da predatori
• La storia evolutiva del regno vegetale è la
storia del progressivo adattamento al mutare
delle condizioni terrestri
I primi organismi modificano la
Terra
Con la fotosintesi
02 satura l’atmosfera
Si forma strato di 03 nella stratosfera
che assorbe e protegge dagli UV
A questo punto è possibile
l’uscita dalle acque
Con la fotosintesi 02 satura l’atmosfera
La foresta amazzonica é la più grande riserva
d'acqua dolce del Pianeta: 1/5 dell'acqua del
mondo scorre per suoi fiumi. La foresta é vitale
per il ciclo delle piogge della regione, poiché
l'acqua é costantemente riciclata attraverso
l'evaporazione e la pioggia. Il disboscamento ha
già causato sensibili mutazioni nel microclima ed
esiste la possibilità che un suo aumento acceleri i
mutamenti climatici, facendo aumentare la siccità
a livello mondiale.
Ellenberg divide in due grandi gruppi i fattori ecologici:
- fattori ad azione diretta: luce, temperatura,
acqua, chimismo del suolo (nutrienti, metalli
pesanti, cloruri ecc..)
Sono i principali fattori che determinano effetti diretti sulla distribuzione degli
organismi, sono responsabili della presenza di un individuo in un
determinato luogo, ma influenzano (e hanno influenzato) la sua vita attuale e
la sua evoluzione
- fattori ad azione indiretta: clima, suolo,
orografia, fattori meccanici (fuoco, pascolo, ecc);
fattori biologici
Sono fattori che agiscono sulle condizioni ambientali che determinano la
quantità e qualità dei fattori principali.
Influenza della temperatura
La temperatura agisce su:
fotosintesi
respirazione
accrescimento
sviluppo
Gli effetti della temperatura sui vegetali variano in
funzione di fattori geografici (latitudine e altitudine), ma
anche di fattori locali (orografia, esposizione, pendenza,
posizione della stazione ecc.).
La temperatura condiziona la distribuzione delle piante in
senso altimetrico e latitudinale e regola l’intensità di tutte
le attività biologiche.
Classificazione delle specie in base alle temperatura
Termofile (anche macroterme) = specie che
preferiscono stazioni con alta temperatura, sono
specie dei versanti meridionali e di bassa quota,
spesso si trovano in luoghi rocciosi
Mesofile
Criofile (anche microterme) = sono le piante degli
ambienti freddi di alta quota, o delle alte latitudini,
piante che vivono in aree poste al di sopra del limite
della foresta di latifoglie o delle alte latitudini
ghiacciate per buona parte dell’anno
Adattamenti alla disponibilità d’acqua
L'ACQUA è il costituente principale delle piante e molte funzioni vitali
dipendono dalla sua presenza nella giusta quantità.
L'acqua agisce come:
•componente principale delle reazioni biochimiche che caratterizzano
la fotosintesi e la respirazione;
•responsabile della pressione di turgore all'interno della cellula
vegetale;
•solvente per i minerali e le sostanze nutritive che si muovono
all'interno della pianta;
•regolatore dell'apertura e della chiusura degli stomi, controlla così la
stessa traspirazione e anche la fotosintesi;
•sorgente della pressione che sposta le radici attraverso il terreno;
•ambiente principale di tutte le reazioni metaboliche che si svolgono
all'interno della pianta.
Le XEROFITE richiedono un basso consumo d'acqua e
sono piante adattate a vivere con clima arido, dove suolo
e atmosfera hanno ridotte disponibilità idriche.
- Aridità reale: deserti e steppe con clima caldo secco, o
coste mediterranee con terreno molto permeabile;
- Aridità fisiologica: regioni fredde con ghiacci costanti,
dove l'acqua è disponibile in uno stato non sfruttabile, o
terreni ricchi di sale.
Hanno in generale adattamenti molto estremi soprattutto
della foglia (organo maggiormente esposto alla
traspirazione).
Piante effimere: sviluppano cicli vitali che
durano solo il periodo di pioggia (durante il
periodo secco sopravvive solo il seme)
es. Stellaria media (fam. Caryophyllaceae)
Piante con superfici fogliari
ridotte (microfille) che riescono
a tollerare un certo grado di
aridità
es. Rosmarino officinalis (fam.
Labiateae)
Piante con foglie robuste e coriacee (sclerofille),
epidermide pluristratificata, stomi incassati ma numerosi
es. Olea europea (fam. Oleaceae).
Piante succulente: sviluppano fusti e/o foglie carnosi per l'enorme sviluppo del
parenchima acquifero = serbatoio d'acqua da cui la pianta può attingere nei periodi
sfavorevoli.
Generalmente hanno foglie ridotte a spine o mancanti del tutto e la loro superficie è
sempre ricoperta da una spessa cuticola.
Molte succulente adottano la fotosintesi di tipo CAM (= crassulacean acid
metabolism), che prevede l'assorbimento della CO2 di notte (stomi aperti) e la sua
organicazione di giorno (stomi chiusi per evitare perdite d'acqua).
IGROFITE - tipiche del clima caldo-umido (es. foreste
tropicali), ma anche di altre zone in particolari condizioni
ambientali di forte umidità (es. felci, salici, pioppi)
Non essendo un problema la ricerca dell'acqua, presentano
generalmente adattamenti che consentono di aumentare la
perdita d'acqua.
felce
salice bianco
IDROFITE - piante adattate a vivere nell'ambiente acquatico
(fiumi, paludi, stagni, lagune, laghi)
Idrofite completamente sommerse
(es. Elodea canadensis)
Idrofite con foglie galleggianti che hanno una superficie espansa e max
esposizione alla luce, stomi sulla faccia superiore ed abbondante parenchima
aerifero (galleggiamento e possibilità dei gas di arrivare agli organi sommersi).
Nymphaea
Lemna
Saggittaria
saggittifolia L.
Alismataceae
Tipha sp.
Typhaceae
ALOFITE - adatte ad ambienti dove il sale è in altissima
concentrazione (zone costiere, lagune chiuse, deserti e
steppe salati; aridità fisiologica = l'acqua c'è ma non può
essere utilizzata).
Salicornia europea L.
Artemisia
abrotamum L.
Tamarix sp.
MESOFITE - sono la maggior parte delle Angiosperme;
tipiche del clima temperato, in genere hanno foglie grandi
che perdono durante la stagione autunnale (es. tiglio,
noce).
Tiglio
Adattamenti alla disponibilità di luce
È possibile riscontrare capacità
di adattamento, soprattutto delle
foglie, a diverse condizioni di
luce, anche all'interno della
stessa pianta (es. faggio, tiglio)
foglie eliofile - pienamente
esposte alla luce (es. timo)
- lamina spessa, poco estesa,
con una spessa cuticola
foglie sciafile - poco esposte
alla luce (es. acetosella), tipico
nelle piante da sottobosco
- lamina sottile, estesa, con
cuticola sottile.
Adattamenti alla carenza di azoto –
Piante carnivore
Sono piante che riescono a vivere bene in ambienti poveri d'azoto e
potassio grazie all'integrazione nella loro dieta soprattutto d'insetti, che
vengono catturati e poi digeriti per via enzimatica.
Riuscirebbero a vivere anche senza sostanze animali, ma con
l'aggiunta di queste crescono sicuramente più sane e vigorose.
Comprendono circa 500 specie che vivono per lo più in ambienti
acquitrinosi o paludosi, nelle torbiere o su ceneri vulcaniche (substrati
poveri di sostanze nutritive e con pH acido).
Hanno spesso fiori molto belli ma sono in genere le foglie a trasformarsi
in trappole mortali.
Drosera rotundifolia L.
Pinguicola sp.
Utricolaria vulgaris L.
Adattamenti alle quote elevate
• ► Di particolare interesse sono gli adattamenti evoluti in
risposta a sollecitazioni di carattere meccanico che hanno
indotto l’evoluzione di particolari adattamenti morfo-funzionali.
• ► I fattori meccanici hanno molta importanza nella selezioni
ecologica delle specie. In certi ambienti (suoli mobili, acque
correnti, luoghi calpestati, habitat pascolati, ecc.) le piante
sono sottoposte periodicamente a forti sollecitazioni. In alcuni
casi la vegetazione tipica viene sostituita da tipi di
vegetazione costituiti da specie resistenti a quel fattore, in
casi estremi viene completamente distrutta.
• ► In genere in funzione del gradiente geotermico altitudinale
si determina una distribuzione della vegetazione in fasce.
• Di particolare interesse risulta il passaggio determinato
dall’isoterma di 10°C del mese più caldo in quanto al di
sopra di tale limite la forma arborea non può vegetare e
viene di norma sostituita da piante a minore biomassa:
arbusti e più in alto erbe.
• ► Questo è anche determinato dal fatto che le condizioni
per una assimilazione ottimale del carbonio vengono a
diminuire per la riduzione della stagione vegetativa.
Saxifraga paniculata
Saxifraga
longifolia
Saxifraga oppositifolia
Androsace alpina
Androsace
helvetica
Carex sempervirens
Sesleria caerulea
Riduzione delle dimensioni
Primula elatior (pianura, collina)
Primula minima (alpi)
Loiseleuria procumbens
Salix herbacea
Copertura di peli grigiastri in modo da:
- riflettere i raggi UV, - diminuire la perdita d’acqua,
microambiente favorevole
- creare un
Riduzione del ciclo biologico
Riproduzione vegetativa.
Polygonum viviparum
Poa alpina ssp. vivipara
Riproduzione per stoloni e ricacci
Geum reptans
Carex rupestris
Fiori particolarmente vistosi e colorati per attirare gli insetti
Aster
alpino
Centaurea
nervosa
Arnica
montana
Geranium
argenteum
Adattamenti alla scarsità d’acqua
- Foglie succulente come riserva d’acqua
Sedum alpestre
Primula auricula
Saxifraga rudolphiana
- Peli e stomi infossati per ridurre la traspirazione
Adattamenti ai terreni instabili (ghiaioni, frane, …)
… e se il clima cambia?
Una ricerca svolta dal 2003 al 2005 sul versante meridionale del Bernina, tra i
2.330 e i 3.181 metri di altitudine, intorno al rifugio Marinelli dal professor
Graziano Rossi, dell’Università di Pavia, ha mostrato che ben 56 specie di
piante alpine hanno abbandonato i loro areali di distribuzione tradizionali per
spingersi a quote più elevate, alla ricerca di ambienti più freschi. Nella stessa
fascia altitudinale sono state trovate 25 specie che in passato non c’erano,
provenienti da quote più basse.