Sistema delle parti aeree e delle radici
La pianta
Questa struttura è tipica delle
angiosperme o Piante a fiore che
si sono adattate a vivere sulla
terraferma . Tuttavia molte piante
possiedono una struttura molto
più semplice senza distinzione fra
sistema delle parti aeree e delle
radici.
Funzioni della radice
La capacità delle Piante terrestri di
nutrirsi, si basa inevitabilmente sul
terreno da cui assorbono l'acqua, e gli
elementi minerali, per l'accrescimento.
Le radici, àncorano anche la pianta al
terreno in modo che essa possa
mantenersi eretta e competere con
successo per la luce. Come il fusto
anche la radice svolge funzioni sia
meccaniche di sostegno sia di
trasporto di liquidi e sostanze in essi
disciolte. La radice assorbe dal terreno
acqua , sostanze minerali e ossigeno.
La radice ha anche funzioni di riserva.
Radici a fittone e fascicolate
L'apparato radicale non si presenta
uguale in tutte le piante: in alcuni casi
penetra nel terreno un robusto asse
sviluppato verticalmente da cui
emergono esili ramificazioni laterali,
in questi casi si parla di radice a
fittone (dente di cane). Altre volte
invece non vi è una radice più
sviluppata delle altre e troviamo
invece un fascio di radici, di uguale
grossezza che si staccano tutte dalla
medesima zona: in questi casi si
parla di radici fascicolate (questo tipo
di apparato radicale è tipico di molte
graminacee).
Accrescimento primario
Le cellule, del meristema apicale
continuano a riprodursi rapidamente
permettendo l'allungamento della radice
esse
(accrescimento
primario,
producono anche nuove cellule verso
l'esterno formando la cuffia (uno strato
di cellule di protezione per l'impatto con
il terreno). Nella zona di allungamento
le cellule crescono raggiungendo la loro
dimensione
definitiva.
Avviene
contemporaneamente
il
differenziamento, cellulare, ovvero le
cellule
si
specializzano
(differenziazione) in modo da poter
svolgere la loro funzione, si formano
così l'epidermide, la corteccia (cilindro
corticale), la stele (cilindro centrale) che
contiene i vasi per il trasporto della linfa
ecc. .
Nella zona in cui il differenziamento si completa si formano anche i peli radicali come
estroflessioni delle cellule dell'epidermide. L'allungamento della radice prende il nome di
accrescimento primario, per distinguerlo da quello in grossezza (accrescimento secondario,
Assorbimento dell'acqua
I peli radicali assorbenti sono dotati di
una sottile parete che è permeabile sia
all'acqua che ai soluti. Attraversata la
parete l'acqua e le sostanze minerali
incontrano le membrane cellulari che
sono semipermeabili. I meccanismi che
regolano l'ingresso dell'acqua e delle
sostanze minerali sono profondamente
diversi:
l'ingresso
dell'acqua
è
determinato da fenomeni unicamente
fisici, essa entra per osmosi perché
all'interno dei peli assorbenti la
concentrazione salina è superiore a
quella del terreno .
La capacità osmotica di assorbimento dipende da fattori di natura fenotipica, perché la
pressione osmotica varia al variare delle condizioni ambientali; da fattori di natura
genetica (esistono piante con capacità di assorbimento nettamente maggiore); dalla
conformazione degli strati della corteccia: ogni strato ha un proprio gradiente osmotico
che continua ad aumentare andando verso l'interno. Gli elementi minerali entrano nel
pelo radicale grazie alla permeabilità, selettiva della membrana e ai meccanismi di
trasporto attivo.
Sezione di radice
Le cellule, della radice, sono differenziate in tessuti,
che svolgono funzioni diverse. Lo strato più esterno
forma l'epidermide con le sue estroflessioni (peli
radicali). Il tessuto sottostante è la corteccia
(cilindro corticale) formata da uno strato compatto
di cellule che proteggono gli strati più interni. Al
centro abbiamo il cilindro centrale con i vasi
legnosi: sono i tubicini fatti da cellule cave
sovrapposte, con sezione più grossa che
trasportano la linfa grezza verso l'alto. I vasi cribrosi
sono più piccoli e disposti in fasci essi trasportano
la linfa elaborata dalle foglie in tutte le altre parti
della pianta.
sezione di radice al microscopio
Il fusto
1. Corteccia esterna con
funzioni di protezione
2. Libro in cui circolano gli
zuccheri, e le altre sostanze
elaborate dalle foglie
3.Cambio:
determina
l'ingrossamento
del
fusto generando, strato dopo
strato, tutta la struttura di
trasporto e di sostegno del
fusto
4.Legno
fisiologicamente
attivo chiamato alburno, in
esso l'acqua e le sostanze
minerali salgono verso le
foglie (linfa ascendente)
5. Legno non fisiologicamente
attivo chiamato duramen,con
cellule ricche di resine (tannini
e gomme), situato nella parte
centrale del fusto.
Fusto e sistema di trasporto
Le radici, assorbono dal terreno l'
acqua e le sostanze minerali
disciolte (frecce blu) che risalgono
lungo il fusto nei vasi legnosi (linfa
ascendente ) fino alle foglie e ai
germogli. La traspirazione, provoca
la perdita di acqua dalle foglie
creando una forza che "tira" verso
l'alto
la
linfa
xilematica
(ascendente). Le foglie scambiano
anche gas attraverso gli stomi,
assorbendo anidride carbonica che
fornisce il carbonio per la
fotosintesi
ed
eliminando
l'ossigeno in eccesso. Gli zuccheri
vengono prodotti nelle foglie
attraverso la fotosintesi e sono
trasportati nel floema (frecce verdi)
in tutte le parti della pianta dove
non avviene la fotosintesi.
Spaccato di fusto
Il fusto può essere di consistenza tenera e
succulenta (pisello, patata) e in tal caso è
detto erbaceo oppure può essere di
consistenza dura e legnosa come avviene
negli alberi (melo, abete, faggio). Tutti i
fusti, sia erbacei che legnosi, all'inizio del
loro
sviluppo
sono
verdi.
Anche per il fusto, come per la radice,
troviamo una epidermide, una corteccia
(cilindro corticale) e il cilindro centrale o
stele che contiene i vasi conduttori legnosi
( xilema ) e cribrosi (floema ). Le cellule,
della corteccia del fusto, a differenza di
quelle
della
radice,
contengono
cloroplasti. Alcune cellule della corteccia,
le fibre e i vasi legnosi più interni
presentano pareti delle cellule inspessite
e indurite grazie al deposito di lignina.
Sono queste le cellule che conferiscono
durezza e resistenza al fusto permettendo
agli alberi più grandi di sostenere una
chioma molto pesante.
Traspirazione
Un semplice esperimento: avvolgiamo una
pianta da appartamento all'interno di un
telo impermeabile. Dopo poche ore iniziano
a comparire gocce di acqua che si
condensano sulla superficie interna del
telo. Questo perché la pianta continua ad
assorbire acqua dal terreno per mezzo
delle radici, e la trasporta in tutti gli organi.
La maggior parte dell'acqua assorbita
viene eliminata attraverso le foglie sotto
forma di vapore. Questo fenomeno prende
il nome di traspirazione.
La traspirazione: effetto del sole
L' acqua assorbita dalle radici risale lungo i vasi xilematici
(legnosi) fino alle foglie come indicato dalle frecce.
Durante le ore diurne, quando la temperatura è più alta, si ha la
massima perdita di acqua per traspirazione . Gli stomi sono
piccole aperture presenti in gran numero principalmente sulla
pagina inferiore della foglia. Attraverso queste aperture il vapore
acqueo esce nell'ambiente esterno. Il fatto che gli stomi si trovino
quasi esclusivamente sulla parte della foglia non direttamente
esposta al sole non è casuale: questo meccanismo consente di
ridurre la perdita di acqua durante le ore calde.
Alcune piante delle zone aride hanno sviluppato sistemi del tutto
particolari per ridurre al minimo la perdita di acqua attraverso le
foglie.
L'osmosi
Due esperimenti per capire l' osmosi In questi due esperimenti cellule
flaccide
sono
trasferite
in
soluzioni
diverse.
Nell'esperimento (A) la cellula è inserita in un ambiente iposmotico o
ipotonico (con minore concentrazione di soluti) e inizialmente possiede un
potenziale idrico minore dell'ambiente circostante. La cellula quindi
introduce acqua dall'ambiente esterno per equilibrare il potenziale idrico e
diviene
più
turgida.
Nell'esperimento (B) la cellula, introdotta in un ambiente iperosmotico o
ipertonico (con maggiore concentrazione di soluti) inizialmente possiede
potenziale idrico maggiore ed elimina acqua disidratandosi. Il turgore della
cellula vegetale dipende quindi dalla concentrazione di ioni minerali nella
cellula stessa e nell'ambiente esterno
.
Scambi gassosi
Attraverso gli stomi, avvengono tutti gli scambi gassosi: l'acqua proveniente
dallo xilema esce sotto forma di vapore ( traspirazione, ), per effetto della
fotosintesi, entra anidride carbonica e viene eliminato ossigeno.
1.cuticola; 2.epidermide; 3.mesofillo; 4.epidermide inferiore; 5.cuticola;
6.xilema;
7.spazi del tessuto lacunoso; 8.tessuto a palizzata.
Dove avviene la fotosintesi
La fotosintesi, avviene in tutte le
parti verdi della pianta. L'attività
fotosintetica
però
è
particolarmente
intensa
nel
tessuto a palizzata delle foglie,
formato da cellule ricchissime di
cloroplasti. Il tessuto a palizzata
infatti si trova in posizione
strategica per poter sfruttare al
massimo l'energia luminosa della
luce che colpisce la foglia, sulla
pagina
superiore.
La fotosintesi è un processo in cui
le piante utilizzano l'energia
luminosa del sole per sintetizzare
(costruire) molecole, organiche
complesse partendo da molecole
piccole
e
semplici.
Negli organismi eucarioti questo
processo avviene all'interno dei
cloroplasti.
Luce e pigmenti
luce del sole
La clorofilla a dei tilacoidi utilizza la luce di determinate
lunghezze d'onda: la luce blu e quella rossa vengono
assorbite, la luce verde invece viene riflessa. Proprio
per questo motivo le parti della pianta che svolgono la
fotosintesi ci appaiono di colore verde.
luce verde riflessa
(non
utilizzata)
luce
rossa
assorbitadalla
clorofilla
luce blu
assorbita dalla clorofilla
Il tilacoide che si trova nel cloroplasto della cellula vegetale contiene a sua
volta clorofilla a capace di assorbire parte dell' energia solare da utilizzare
per la fotosintesi
Luce e fotosintesi
La luce e le altre forme di energia, elettromagnetica
si muovono attraverso lo spazio come onde di
diversa lunghezza. Noi siamo in grado di percepire
le diverse lunghezze d'onda attraverso i colori:
violetto e blu hanno le lunghezze d'onda più piccole,
il rosso le maggiori. La luce bianca è composta da
tutte le lunghezze d'onda.
Una parte della luce visibile viene assorbita dalla
clorofilla a e da altri pigmenti attivi nella fotosintesi.
Il processo semplificato
La fotosintesi clorofilliana
Questa reazione, chimica riassuntiva
indica solo i componenti di partenza più
importanti necessari per la fotosintesi,
ed alcuni dei composti finali. Non sono
evidenziati invece i numerosi processi
chimici piuttosto complessi che rendono
possibile questa trasformazione e le
altre sostanze coinvolte.
energia
luminosa
3CO
+ 3H O
CHO
3
+ 3O
anidride
carbonica
ricavata
dall'aria
acqua
assorbita
dalle radici
zucchero a
tre atomi di
carbonio
ossigeno
gassoso
2
2
3
6
2
Relazione fra fotosintesi e respirazione
Quando un erbivoro si nutre di una pianta (che è un
produttore) trasferisce l'energia chimica del glucosio in
una catena alimentare. Nelle cellule il glucosio viene
demolito, generalmente per via ossidativa attraverso la
respirazione cellulare, liberando la propria energia
chimica che è utilizzata per ricaricare l'ATP, disponibile
per le diverse attività cellulari. L'energia del Sole passa
in questo modo a tutti gli organismi viventi, autotrofi o
eterotrofi. L'acqua e il biossido di carbonio, prodotti
finali della respirazione cellulare possono essere
nuovamente utilizzati dagli autotrofi per produrre
glucosio attraverso la fotosintesi.
Fotosintesi
Respirazione cellulare
glucosio e ossigeno
reagenti
acqua e anidride carbonica
prodotti
glucosio e ossigeno
acqua e anidride carbonica
equazione generale
6H2O+6CO2--> C6H12O6+6O2
6H2O+6CO2-->C6H12O6+6O2
metabolismo energetico
endoergonica
esoergonica
La foglia
foglia picciolata
La foglia è un organo di solito a
forma laminare che nasce sul fusto
o sulle sue ramificazioni. Una foglia
che possiamo definire "completa" è
composta da tre parti principali: una
inferiore detta guaina, una mediana
chiamata picciolo e una superiore
detta lamina. Spesso una o due di
queste parti non sono ben
sviluppate o mancano del tutto. I
casi più frequenti sono questi: foglia
formata solo di lamina e picciolo
(foglia picciolata), di lamina e
guaina come avviene per le
Graminaceae, della sola lamina
(foglia sessile).
Foglie semplici e composte
Quando le foglie hanno margine intero,
poco intaccato o inciso anche
profondamente, ma non fino ad arrivare
alla nervatura mediana, si parla di foglie
semplici (Betula pendula, Ostrya
carpinifolia, Castanea sativa, Alnus
glutinosa) . Se al contrario le parti in cui
è divisa la lamina diventano
completamente indipendenti l'una
dall'altra, tanto che ciascuna può anche
essere provvista di un proprio piccioletto
si parla di foglia composta (Robinia
pseudoacacia Laburnum anagyroides).
foglia semplice
foglia composta
Forma della lamina
rotonda
lanceolata
ellittica
ovale
squamiforme
aghiforme
obovata
flabellata
A seconda della forma della lamina si distinguono foglie filiformi (lunghe e sottili), aghiformi,
lesiniformi (fatte a lesina, simile a un sottile punteruolo), lineari (a lamina allungata e stretta),
lanceolate, oblunghe (circa due volte più lunghe che larghe), ovali, ovate, spatolate, ellittiche, rotonde...
Nelle immagini sono riportate solo alcune delle numerose forme presenti in natura.
Foglie composte
paripennata
imparipennata
biternata
bipennata
trifogliata
tripennata
Le foglie composte sono pennate quando le foglioline sono
disposte a destra e a sinistra del rachide come in una penna e
palmate se le foglioline sono disposte a ventaglio. Le pennate
sono imparipennate se hanno una fogliolina terminale,
altrimenti paripennate. La foglia pennata può essere due volte
(bipennata) o tre volte pennata (tripennata). Una foglia
composta da sole tre foglioline si dice trifogliata (Trifoglio,
Fragola).
