ALBERI
nel loro ambiente
I° incontro autunnale-1b
UTE aa 2014-2015 Bollate - Novate
Giovanni Regiroli - biologo
Gli estremi delle piante legnose:
dal salice di alta montagna con
fusto legnoso strisciante per
sfuggire ai venti gelidi e godere
del calore accumulato nelle
rocce, alla gigantesca sequoia
con un tronco che la fa svettare
a più di 80 metri d’altezza
Sezione del tronco delle piante legnose (tranne le palme): gli anelli, costituiti di legno, indicano
gli anni di crescita (ogni anello un anno). Si differenziano in quanto il legno formato in
primavera è più poroso e chiaro mentre quello estivo/autunnale è più denso , quindi in ogni
anello vi è un’alternanza dei diversi tipi di legno che li rende distinguibili anno per anno .
La parte interna del tronco è formata da legno non più attivo (durame), scuro per l’accumulo di
sostanze di scarto, mente il legno chiaro (alburno), quello degli ultimi anni, è il legno attivo che
porta l’acqua e i minerali dalle radici alle foglie presenti sull’albero.
Il libro è uno strato di cellule deputato al trasporto della linfa (zuccheri e altre sostanze) dalle
foglie alle altre parti della pianta. Tra il legno e il libro vi è il cambio, formato da cellule che
producono annualmente sia il nuovo libro che il nuovo legno (nuovo anello annuale)
consentendo alla pianta di aumentare la propria circonferenza.
La corteccia, la parte più esterna del tronco, protegge le parti interne della pianta dagli agenti
Sezione
del tronco
atmosferici
, dai parassiti
e dalle lesioni accidentali.
Il tronco delle palme non presenta anelli di crescita.
Ogni foglia ha un proprio fascio di vasi (sia legno che
libro), all’interno del fusto, che la collega alle radici
(fasci chiaramente visibili nella figura in alto a destra).
Quale curiosità: a destra è riportata la sezione del fusto
di un banano. Si vede chiaramente che è formato dalla
sovrapposizione delle guaine delle foglie. Non c’è
legno.
Quindi
banano è una pianta erbacea.
Sezione
deliltronco
Conseguentemente: il legno attivo nelle palme è interno al tronco mentre nelle altre piante è
esterno. Una palma non muore se danneggiata esternamente (a sinistra palma a Villa Carlotta,
Tremezzo) mentre gli altri alberi non muoiono se svuotati del legno interno non più funzionale
(a destra, platano cavo all’Orto Botanico di Padova, piantato nel 1600).
La Radice
Funzioni: ancoraggio al terreno; assorbimento dell’acqua e dei minerali disciolti
(minerali principali: Azoto N - Fosforo P - Potassio K)
L’apice di ogni radice è formato da cellule
meristematiche che ne consentono la continua
crescita nel terreno. Le radici sono rivestite di
peli per aumentare la superficie assorbente
(per similitudine, come i nostri villi intestinali).
In quanto formate da cellule viventi, le radici hanno bisogno di ossigeno per mantenersi vive.
Pertanto tutte le piante non adattate a viere in terreni acquatici se poste in terreno inzuppato
continuamente d’acqua muoiono (marciume delle radici ) a causa della mancanza di ossigeno
nel terreno e all’attacco di parassiti fungini in ambiente a loro favorevole. Questo lo si
sperimenta anche nelle piante d’appartamento quando vengono bagnate continuamente.
La Radice
Le micorrizie
Il porcino e l’amanita
muscaria sono esempi di
funghi simbionti, che si
sviluppano e fruttificano
solo in associazione con le
radici di alberi specifici,
quali, per il porcino,
l’abete rosso, il castagno,
la quercia e pochi altri
La micorrizia è una
simbiosi (cooperazione
tra due individui,
vantaggiosa per
entrambi) tra le radici
di un albero e il micelio
di uno o più funghi.
L’albero aumenta
enormemente, tramite
le ife che costituiscono
il micelio del fungo, la
sua superficie
assorbente nel terreno,
mentre il fungo
beneficia di alcune
sostanze prodotte
dall’albero. Quindi:
rispettiamo i funghi del
bosco, non
distruggiamoli
Esempi di radici non comuni. Da sinistra in alto in senso orario: Ficus con radici emesse dai rami che
diventano tronchi supplementari dell’albero; radici espanse di mangrovie per tenerle ancorarate al
terreno durante i flussi di marea; radici avventizie (emesse dal tronco) che ancorano il Pandanus nel
terreno sabbioso ; radici a paracarro (crescono verso l’alto), in pianta di palude, per l’ossigenazione
Ramo di albero caducifoglia in inverno
Crescita annuale del rametto
Cicatrici lasciate dalle perule
(rivestimento esterno ) della
gemma apicale dell’anno
precedente. La distanza tra
due cicatrici o dalla cicatrice
alla gemma apicale indica la
crescita annuale del rametto
Confronto
tra foglia
semplice e
composta
TIPI di FOGLIE - A sinistra in alto: foglie squamiformi (es. cipresso); in basso a sinistra
foglia composta (foglia composta da più foglioline, es. frassino) e a destra foglie
semplici (ogni foglia ha una sola lamina fogliare, es. olmo e càrpino). Gli aghi delle
Conifere rientrano tra le foglie semplici .
Classificazione delle foglie
In alcune piante le foglie giovanili si differenziano da
quelle adulte. Per esempio negli Eucaliptus le foglie
giovanili (sopra a sinistra e in basso nel disegno a fianco)
sono molto diverse da quelle delle piante adulte della
stessa specie.
In alcune specie della famiglia del Cipresso
e foglie giovanili sono aghiformi per poi
diventare squamiformi con la crescita della pianta.
Alberi caducifoglia (decidui ): perdono le foglie in autunno.
Massima crescita in primavera-estate tramite l’estesa superficie della foglie che compongono la
chioma . Caduta delle foglie in autunno per poter sopravvivere al freddo dell’inverno.
In autunno:
riassorbimento della
clorofilla dalle
foglie. Appaiono i
pigmenti prima
mascherati dal
verde della
clorofilla.
Alberi sempreverdi: mantengono le foglie tutto l’anno.
Comportamento adottato da tre gruppi di piante:
- Conifere: hanno foglie aghiformi ricoperte di cera per resistere ai
freddi e alla disidratazione invernale. Non perdono le foglie
d’inverno ma in estate hanno una crescita più lenta delle piante
decidue. Eccezioni: all’interno delle Conifere sono decidui
(perdono le foglie) i larici e, originari del nord America e Cina, il
cipresso di palude e la metasequoia.
-Piante sempreverdi dei climi temperati: foglie larghe e spesse,
coperte di cera per resistere ai freddi invernali. Esempio Magnolia
grandiflora
-Piante sempreverdi dei climi
tropicali: le temperature, le
piogge, la luminosità consentono
una crescita continua durante
tutto l’anno . Non vi sono inverni.
La foglia: strutturata per catturare
l’energia solare e produrre zuccheri
da anidride carbonica e acqua (con
emissione di ossigeno)
Sezione trasversale di foglia: al centro i
vasi conduttori, in basso gli stomi,
aperture che regolano gli scambi gassosi
Gli stomi regolano l’entrata e
l’uscita dei gas e del vapore
acqueo. Se l’acqua assorbita
dalle radici non compensa la
perdita di vapore acqueo, la
pianta appassisce
Fotosintesi e Respirazione nella foglia
clorofilla
La fotosintesi (sintesi clorofilliana) avviene negli organelli
cellulari chiamati cloroplasti mentre la respirazione
aerobica avviene principalmente in organelli cellulari
chiamati mitocondri. Per la crescita dei vegetali è
necessario che la fotosintesi produca più zuccheri di
quanti ne consuma la respirazione.
La fotosintesi clorofilliana
(la fabbrica degli zuccheri con produzione di ossigeno O2)
Avviene negli organi verdi dei
vegetali: H2O (acqua, dalle
radici) + CO2 (anidride
carbonica, dall’aria) + luce =
O2 (ossigeno) + sintesi di
zuccheri e da questi di altre
molecole indispensabili per la
crescita e la vita dei vegetali
Nota: la fotosintesi avviene solo di giorno in
presenza di luce; la respirazione avviene sia di
giorno che di notte
Sezione di una foglia con gli stomi aperti
nella pagina inferiore
La respirazione cellulare aerobica
(cioè in presenza di ossigeno)
Glucosio
666O2
266
CO2
La respirazione cellulare è il
processo chimico tramite il
quale viene prodotta l’energia
(immagazzinata in molecole
chiamate ATP) indispensabile
per la vita e la riproduzione
delle cellule e quindi degli
organismi.
Glucosio (zucchero semplice) + O2
(ossigeno) = 6CO2 (anidride
carbonica) + H2O (acqua) +
energia + calore. Il rendimento
energetico è di circa il 50%.
466
CO2
6H
662O
In assenza di glucosio la
respirazione aerobica utilizza altri
zuccheri (es. fruttosio), i lipidi
(grassi) e per ultimo le proteine
La respirazione cellulare anaerobica
(cioè in assenza di ossigeno = fermentazione)
In mancanza di ossigeno la respirazione si ferma ad uno stadio precoce con
conseguente minor produzione di energia rispetto alla respirazione aerobica.
I prodotti finali sono: acido lattico nell’uomo; CO2 (anidride carbonica) + alcool etilico
(etanolo) nei lieviti (funghi unicellulari) e negli organismi vegetali.
La fermentazione nei lieviti è un processo importante nella produzione del vino, della birra, nella
lievitazione della pasta (la CO2 prodotta gonfia la pasta mentre l’alcool prodotto evapora durante
la cottura) ed in numerosi altri processi industriali.
Le piante in camera da letto
Domanda e risposta prese da un forum in internet, in linea con la credenza
tradizionale:
Q: E' vero che non bisogna mettere piante o fiori di notte nelle camere da
letto perché fanno male alla salute?
A: Si perché ti consumano l`ossigeno che serve a te ed emettono anidride
carbonica. Consiglio: niente piante nella stanza da letto perché TU hai
bisogno di ossigeno e di un sonno leggero e tranquillo.
Sarà vero?!? Se sì, sulla base della domanda precedente pongo una
conseguente domanda alla quale corrisponde una risposta logica ironica:
• Q: E' vero che non bisogna mettere persone o animali di notte nelle
camere da letto perché fanno male alla salute?
• A: Si perché ti consumano l`ossigeno che serve a te ed emettono
anidride carbonica, di più delle piante. Consiglio: niente persone o
animali nella stanza da letto perché TU hai bisogno di ossigeno e di un
sonno leggero e tranquillo. Ancor meglio: tieni fuori casa persone e
animali anche durante il giorno per non fargli consumare il TUO
ossigeno…
La respirazione delle piante (a parità di massa) è
decisamente inferiore a quella umana. Noi anche di notte
dobbiamo produrre energia soprattutto per mantenere la
temperatura corporea e il metabolismo del cervello, quindi
consumiamo più ossigeno e emettiamo più anidride
carbonica rispetto alle piante
NON vi è quindi alcun problema, dal punto di vista della
sicurezza umana, nel lasciare le piante d’appartamento in
camera da letto di notte, anzi, lasciatele pure per tutte le 24
ore del giorno
Una pianta verde esposta alla luce in 24 ore rilascia molta
meno anidride carbonica rispetto a quella assorbita per
l’attività fotosintetica e rilascia più ossigeno rispetto a
quello consumato nella respirazione
Assenza della clorofilla
Senza clorofilla le piante muoiono. I semi di
piante albine (da mutazioni) germinano e i
germogli crescono finché non esauriscono le
sostanze nutritive (amido, grassi) contenute nei
semi. Senza fotosintesi clorofilliana le piante non
possono vivere.
Un caso particolare sono le piante
parassite. Non hanno clorofilla ma
traggono nutrimento succhiando la linfa
delle piante verdi tramite organi simili a
ventose. A destra , filamenti gialli di
Cuscuta che parassitizzano piante con
clorofilla..
Mascheramento della clorofilla
Nelle piante con fogliame estivo non verde, la clorofilla è presente nelle foglie ed
è funzionante ma la sua presenza è mascherata dall’alta concentrazione di
pigmenti presenti nelle cellule
Le chimere: mutazioni nelle cellule della pianta
Durante la crescita delle
piante in alcune cellule
possono avvenire delle
mutazioni (esempio la
mancanza di clorofilla)
che interesserà tutte le
cellule loro discendenti.
L’uomo ha selezionato
alcune chimere, quali le
piante variegate, e le
riproduce per via
vegetativa a scopo
ornamentale. Le chimere
variegate sono piante a
crescita più lenta (hanno
meno clorofilla) e più
sensibili all’intensa luce
solare rispetto alle
corrispettive varietà verdi
Mancanza di clorofilla nell’epidermide delle foglie: il bianco si vede
solo ai margini dove è presente solamente l’epidermide e non il
tessuto con clorofilla (che è invece presente nel centro delle foglie)
Alcune chimere sono instabili: le
loro foglie sui nuovi rami
possono ritornare ad essere
completamente verdi, come
quelle delle varietà standard.
Non
sono
chimere
Piantine di bagolaro: la crescita delle foglie
è più veloce della sintesi della clorofilla. Il
viraggio al verde avverrà nel tempo.
Aucuba japonica: varietà da virosi. Macchie
causate da un virus che degrada la clorofilla.
Trasmissibile solo per via vegetativa
La riproduzione nelle piante
Nei riquadri
gialli: metodi
riproduttivi
operati dall’
uomo
cellula
In laboratorio con
mezzo di coltura
stolone
rizomi
tuberi
pianta
talea
Innesto
margotta
propaggine
Riproduzione sessuata: il fiore
(formato da foglie trasformate)
Esempi di fiori “ermafroditi”: parti maschili
e femminili nello stesso fiore
Stami: deputati
alla produzione
e al rilascio del
polline
Pistillo: contiene
l’ovulo che
fecondato
produrrà il seme
Le piante rispetto ai loro fiori
1. Piante monoiche (= una casa): fiori maschili e femminili sulla stessa pianta
Rosa canina
1b. Fiore maschile e fiore femminile separati
Femminile
pistillo nel centro
sulla stessa pianta (nocciolo; betulla; Conifere)
Femminile
Maschile
stami attorno al pistillo
1a. Fiore ermafrodita: parti maschili (stami
con polline) e femminili (pistillo con ovulo)
in un unico fiore (Rosacee; Leguminose)
Maschile
Maschile
Nocciolo
Femminile
Larice
2. Piante dioiche (= due case): fiori maschili e femminili
portati da piante separate (kiwi; alloro; tasso; agrifoglio)
Kiwi
Maschile con stami
Femminile con pistilli
In tutti i casi: il frutto si
sviluppa solo dal fiore (o della
parte del fiore) femminile
attorno all’ovulo.
Non esistono frutti maschili!
Il ciclo della riproduzione
Impollinazione anemofila (tramite il vento)
Fiori non appariscenti; i fiori maschili devono produrre una
grandissima quantità di polline da affidare al vento
Femminile
Femminile
Maschile
Maschile
Maschile
Femminile
Impollinazione con vettori animali
(principalmente entomofila: tramite insetti)
I fiori devono attrarre i loro animali impollinatori. Per questo utilizzano forme, colori e profumi
specifici per ciascuno di essi. La ricompensa per gli animali è il nettare all’interno del fiore.
ape
colibrì
sirfide
sfingide
bombo
pipistrello
• Perché l’impollinazione zoogama (tramite animali) è più evoluta di quella
anemofila (tramite il vento)?
– Perché è una fecondazione “mirata”, ogni fiore attrae un insetto
specifico che andrà poi a visitare fiori della stessa specie. Serve una
produzione di poco polline (minima energia). Nell’impollinazione affidata
al vento la fecondazione è affidata al caso (ai capricci del vento), i fiori
maschili devono produrre un’enorme quantità di polline (spreco di
energia)
• Perché avviene l’impollinazione incrociata anche nei fiori ermafroditi?
Perché non si autofecondano?
– L’autofecondazione da origine a discendenti con caratteristiche uguali ai
genitori (cloni). Per poter introdurre la variabilità nei discendenti i fiori
ermafroditi hanno gli organi maschili e femminili che maturano in tempi
diversi oppure manifestano autoincompatibilità, cioè il polline non può
germinare sul pistillo dello stesso fiore. Ciò garantisce che i fiori vengano
fecondati da pollini provenienti da altre piante della stessa specie.
Praticamente, non potendo spostarsi per scegliersi il partner (come
invece fanno gli animali), le piante fanno viaggiare il polline alla ricerche
di partner per creare variabilità nella discendenza
La riproduzione sessuata incrociata garantisce la ricombinazione dei
caratteri ereditari, favorendo così la variabilità, cioè la generazione di
individui adattabili ai cambiamenti ambientali (biodiversità) e alla
colonizzazione di nuovi ambienti. La clonazione, invece, produce
individui tutti uguali, adatti all’ambiente attuale ma incapaci di adattarsi
ai cambiamenti (mancanza di variabilità).
La clonazione in campo vegetale è utilizzata dall’uomo (tramite
riproduzione vegetativa anziché sessuale) per mantenere sempre uguali
nel tempo le varietà selezionate e coltivate (esempio le mele Golden
sono sempre uguali, non c’è variabilità in quanto ottenute da alberi
riprodotti per innesto e non da semi derivati da fiori di Golden
impollinati).
La riproduzione sessuata viene invece utilizzata dai vivaisti per creare
nuove varietà con caratteristiche diverse dai singoli genitori, per poi
riprodurle per via vegetativa quando le varietà ottenute sono valide
commercialmente (esempio mela Gala, ottenuta dall’incrocio
sessuale di mela Golden x mela neozelandese Kidd’s Orange e poi
riprodotta per via vegetativa per la commercializzazione anno dopo
anno in tutto il mondo).
La bellezza di alcuni fiori tropicali. I fiori impollinati dagli uccelli sono generalmente rossi ,
mentre i fiori impollinati dagli insetti presentano colorazione gialla, azzurra, arancione, bianca,
rosa. Questo è in funzione della diversa visione cromatica degli uccelli e degli insetti
Selezione operata dall’uomo sul fiore
A scopo ornamentale l’uomo ha
selezionato piante mutanti
apparse in natura o ottenute
con incroci che producono fiori
con più corone di petali
(esempio le rose coltivate). Gli
stami si sono trasformati in
petali aumentando così le
dimensioni e la bellezza dei fiori
Fiori semplici (5 petali) di pesco coltivato e fiori
multi -petali di pesco ornamentale
L’uomo ha anche selezionato piante da frutto con fiori
ermafroditi che sono autocompatibili, cioè si
autoimpollinano (il polline feconda l’ovulo dello
stesso fiore) senza bisogno dello scambio di polline da
pianta a pianta. Con il vantaggio di ottenere un buon
raccolto anche in condizioni climatiche che non
favoriscono il lavoro svolto delle api. Nella foto: fiore
di ciliegio, di cui si coltivano varietà autocompatibili
Il frutto: sviluppato dal fiore per la protezione e la diffusione del seme
Le Conifere
hanno i semi
nudi, non
protette dal
frutto (es. i
pinoli) in quanto
non hanno
ovario. In alcune
specie
si sviluppa un
falso frutto (es.
tasso, ginepro,
ginkgo)
Frutto vero: formato
dallo sviluppo
dell’ovario. Es. pesca
(drupa)
La pianta non
può viaggiare,
per diffondersi
fa “viaggiare”
il seme tramite
il frutto
Falso frutto : formato dallo sviluppo di varie parti del fiore oltre/anziché dall’ovario.
Es. mela (pomo), con la parte carnosa formata dal ricettacolo del fiore e non dall’ovario
Tipi di frutti: in funzione della diffusione del seme
tramite l’espulsione, l’aria, l’acqua, gli animali
Esempi di frutti secchi indeiscenti (che non si
aprono a maturazione, a differenza dei deiscenti che
si aprono a maturazione e lasciano uscire i semi)
Disseminazione affidata al vento
Acero
Frassino
Olmo
Tiglio
Esempi di frutti carnosi
diffusione tramite animali
(i colori rosso e nero richiamano gli uccelli)
Tasso
Sorbo degli uccellatori
Alloro
Bagolaro
Intervento dell’uomo nella selezione e creazione di caratteri
favorevoli nei frutti: nascita dell’agricoltura
Le piante selvatiche hanno frutti piccoli, sufficienti
per attirare gli animali e esserne mangiati così da
diffondere il seme non digeribile. L’uomo ha
selezionato frutti sempre più grandi, che non
servono più alla riproduzione della pianta ma alla
soddisfazione del consumatore.
I semi delle mandorle selvatiche sono
amare e molto velenose
(contengono acido cianidrico) per non
essere mangiate dagli animali. L’uomo
ha selezionato semi mutanti dolci,
non velenosi , e ha iniziato a coltivare
e produrre le mandorle attuali.
I frutti dei legumi coltivati (es. i fagioli) , a differenza di quelli
selvatici, non si aprono spontaneamente quando sono
maturi. Questo perché l’uomo ha selezionato delle varietà
mutanti per evitare che si aprano spontaneamente e lascino
cadere per terra i semi durante la loro raccolta.
Frutti ibridi
Oltre a selezionare in natura frutti mutanti senza semi (esempio uva, banana, ananas) per poi
coltivarli, l’uomo ha anche imparato (apprendendo da ciò che avviene in natura) a incrociare
specie diverse per ottenere nuove specie e nuove varietà (ibridi). Per esempio i mandaranci,
ibridi ottenuti dall’incrocio dell’arancio dolce con il mandarino. Come molti ibridi tra specie
diverse, i frutti del mandarancio sono generalmente senza semi e le piante vengono
riprodotte per via vegetativa (innesto, talea).
Altro esempio di agrume ibrido prodotto dall’uomo è il pompelmo, ottenuto dall’incrocio del
pomelo (agrume dell’Indonesia) con l’arancio dolce.
Si riparlerà degli ibridi in arboricoltura (esempio i pioppi) nel corso della seconda lezione
…e alla fine della lezione: finalmente
il seme germina! Nasce il germoglio
con l’energia fornita dalle sostanze
nutritive contenute nei cotiledoni e
poi inizia la fotosintesi con l’emissione
delle prime foglie verdi
Esempi validi anche per gli alberi. Sia per le palme (monocotiledoni ) che per le restanti
angiosperme (dicotiledoni)
Da visitare: suggerimenti
• Orto Botanico di Padova
– possibile gita di fine corso in primavera
• Orto Botanico di Milano Brera
• Arboreto della Fondazione Minoprio
Vertemate- CO (aperto al pubblico durante
alcuni weekend)
• Parco Sempione Milano
• Giardini Pubblici Indro Montanelli (ex di via
Palestro) Milano
Grazie per l’attenzione
Per commenti, chiarimenti, segnalazione di
errori, richieste e domande,
scrivete a
[email protected]
