Il mondo verde - Gruppo Micologico Naturalistico Ancona

Il mondo verde
Appunti per
una conversazione
Mario Gottardi
I REGNI
Fino a non molto tempo fa sembrava facile effettuare una suddivisione degli esseri viventi fra
vegetali ed animali. Ma, man mano che si rendevano disponibili mezzi e metodi di ricerca e
d’indagine sempre più perfezionati, si osservava che vi erano da un lato tali e tante differenze fra gli
organismi collocati in un determinato regno (organizzazione cellulare, sistema nutrizionale,
modalità di riproduzione, ecc.) e dall’altro una commistione di caratteri diversi presenti in un
medesimo organismo da rendere arduo il confinamento di tutti i viventi in soli 2 regni.
Ad esempio nel regno vegetale erano inseriti sia organismi procarioti che eucarioti, autotrofi ed
eterotrofi, mono e pluricellulari, a riproduzione agamica e sessuata. E così si arrivò a dividere i
viventi addirittura in 5 “regni”: Monere, Protisti, Mycetes, Plantae, Animalia. Anche questa
catalogazione si prestò però ben presto a critiche, perché accanto ad enormi differenze nella
struttura e nello stile di vita degli organismi, si notano anche sorprendenti analogie fra esseri
collocati in ambiti fra loro distantissimi.
Oggi, vista la difficoltà di catalogazione, ci si limita solo a ripartire i viventi in Divisioni, tra l’altro
in parte artificiose (dove sistemare ad esempio i Myxomiceti, che in parte si comportano come i
Funghi ed in parte come le Amebe?
Limitiamoci a vedere come in un film in qual modo presumibilmente è nata e si è evoluta la vita
sulla Terra.
Vita sulla Terra
3.7 miliardi di anni fa : L’alba della vita - Le Monere
Un tempo si credeva che la vita fosse sorta circa 800 mil. di anni fa, all’epoca del Siluriano.
Ricerche paleontologiche effettuate in Australia e carotaggi praticati in Antartide nel corso di
ricerche petrolifere hanno fatto però retrodatare l’inizio della vita a 3.7 mld di anni fa.
A quell’epoca l’atmosfera era costituita da CO2, SO2, NH3, H2S, ecc. Non vi era ossigeno. Si
erano già costituite le prime molecole organiche, come aminoacidi, proteine, poi le prime eliche di
DNA, capaci di autoreplicarsi in situazioni adatte. Infine si formarono le prime cellule, dotate di
una membrana che racchiudeva all’interno i costituenti vitali e nello stesso tempo permetteva un
interscambio controllato con l’esterno.
Le cellule più arcaiche che conosciamo, viventi ancora oggi, sono prive di nucleo (procarioti):
batteri ed alghe azzurre (le Monere). Sono organismi unicellulari, riproducentisi solo per scissione
o gemmazione (Schyzophyta), a nutrizione autotrofa od eterotrofa.
Alghe azzurre: sintesi clorofilliana
Batteri: sia autotrofia, di tipo fotosintetico o chemiosintetico, che eterotrofia (assunzione di
materiale organico, come grassi, zuccheri, alcoli, proteine)
Es. di autotrofia fotosintetica
Es. di autotrofia chemiosintetica
Si osserva anche la tendenza a vivere in colonie, ove le singole cellule stanno solo vicine ma sono
fra loro autonome. Probabilmente si tratta di una precursione verso organismi pluricellulari con
cellule a funzioni specializzate.
Inizia ora un lungo processo evolutivo, che ha
portato gradualmente alla grande varietà di specie
attuali. Un cammino inizialmente molto lento,
perché la diversificazione era affidata solo a errori
casuali nella duplicazione del DNA.
Come possiamo capire quale sia stato il percorso
evolutivo? Non è facile, anche perché quasi
certamente non si è trattato di un’unica linea
evolutiva, ma più probabilmente di vie polifiletiche,
di più partenze contemporanee in direzioni diverse,
alcune più fortunate di altre. Vi sono però alcune
linee di tendenza che ci permettono di capire a
grandi linee come sia avvenuto questo percorso:
Batteri
•
da organismi procarioti verso organismi eucarioti
•
da organismi monocellulari a pluricellulari
•
da riproduzione agamica a riproduzione sessuata
•
graduale svincolamento dall’ambiente acqueo e progressiva colonizzazione delle terre
emerse.
1.2 miliardi di anni fa: i Protisti
Compaiono in quest’epoca, il Precambriano, organismi eucarioti, quasi sempre monocellulari, ma
taluni anche pluricellulari, con riproduzione essenzialmente per scissione ma talvolta anche per
gamia. Li dividiamo in due gruppi:
i Protozoi: come le Amoebae ed i Paramecium, i Tripanosoma, i Plasmodium. Sono eterotrofi per
ingestione e si riproducono quasi sempre per scissione, raramente per gamia.
Le Alghe (gialle, rosa verdi, brune). Sono autotrofe fotosintetiche, riproducentesi per scissione e
talvolta per gamia.
Nella riproduzione sessuata i gametofiti aploidi producono dei gameti + e - , flagellati, che si
uniscono a formare uno zigote, da cui si sviluppa uno sporofito diploide; per meiosi si formano
spore apolidi, che, per germinazione, sviluppano nuovi gametofiti aploidi.
Esiste anche un processo di coniugazione: 2 cellule si affiancano, creano canali intercomunicanti
attraverso cui si scambiano materiale genetico, per cui il corredo cromosomico si modifica.
Ciclo riproduttivo sessuato nelle Alghe
Euglena rubra
(Euglenophyceae)
Chrysophyceae
Goniodoma acuminatum
(Dinophyceae)
Diatomee – Alghe silicee
Diatomee
Navicula
(Bacillariophyceae)
Acetabularia mediterranea
(Chlorophyta – Dasycladaceae)
Cutleria (Phaeophyta-Alghe brune)
Aplodiplonte con prevalenza del gametofito
G: gametofito
S: sporofito
Fucus (Phaeophyta-Alghe brune)
Sargassum linifolium
Sargassum linifolium
(Phaeophyta – Sargassaceae)
350 milioni di anni fa: le Briophyta
Finora abbiamo osservato organismi viventi esclusivamente nell’acqua, mezzo indispensabile per
nutrirsi e per riprodursi, e con una struttura indifferenziata. Il corpo vegetativo è un tallo
(Tallophyta).
Nell’epoca che stiamo ora esaminando, periodo del Carbonifero, si assiste ad un nuovo grande
balzo evolutivo. Gli organismi che stiamo per osservare sono eucarioti, pluricellulari, con parete
cellulare cellulosica, con tipo di nutrizione autotrofo fotosintetico. Inoltre sono tutti in grado di
riprodursi per via sessuata, oltre che puramente vegetativa. A questo proposito si osserva la
formazione di strutture preposte alla riproduzione: gli anteridi e gli archegoni. Fatto più importante
di tutti, inizia la colonizzazione delle terre emerse, con un parziale svincolamento dall’elemento
liquido, con i seguenti vantaggi:
• luce più abbondante, non arrestata da turbolenza delle acque
• CO2 più abbondante e libera, quindi più facilmente assorbibile
• Assenza di competitori.
Poco dopo la colonizzazione delle terre emerse si ha una divaricazione in 2 diverse linee evolutive:
Quella delle Briophyta (Musci ed Hepaticae)
Quella delle Pteridophyta, piante vascolari.
Cominciamo con le prime.
Nelle Briophyta l’organismo è ancora talloide, anche se si osservano talune differenze strutturali.
Non vi è un fusto. Non vi sono vasi di circolazione degli elementi liquidi e l’H2O è assorbita come
una spugna, non vi sono vere e proprie radici, ma qualcosa di simile, gli rizoidi, e poi vi sono delle
foglioline.
Quindi si tratta di Tallofite molto evolute, una sorte di ponte verso le Cormofite (o piante
superiori, che esamineremo dopo).
Vi è poi, come prima accennato, una particolare innovazione: la comparsa di strutture specializzate
alla riproduzione: gli anteridi e gli archegoni. Le piante provviste di archegoni (Briophyta e
Pteridophyta) sono dette Archegoniatae.
Ciclo riproduttivo
nei muschi
Per la prima volta si assiste alla formazione di un embrione, che poi si sviluppa nello sporofito.
Inoltre lo sporofito è aereo, anzi abbisogna di ambiente secco per poter disperdere adeguatamente le
spore, ed è privo di clorofilla, quindi vive come parassita del gametofito che lo ha generato.
Infine si nota che la parte prevalente è quella del gametofito.
Riassumendo, le Briophyta sono:
•
•
•
•
Piante terrestri non vascolari.
Organismi aplodiplonti, con gametofito autotrofo che si ancora al terreno, e sporofito
parassita del gametofito.
Sporofito in ambiente aereo.
Aplofito prevalente sul gametofito.
350-280 milioni di anni fa: le Pteridophyta
Abbiamo attraversato le epoche del cambiano, dell’Ordoviciano, del Siluriano, del Devoniano e
siamo pervenuti al Carbonifero. Nei mari compaiono i primi pesci primitivi, poi pesci più evoluti,
coralli ed animali marini provvisti di guscio. Gli Artropodi invadono le terre emerse; fra questi il
gigantostracio, una sorta di scorpione lungo oltre 2 metri. Compaiono anche gli anfibi, i dipnoi e
molte specie di molluschi, quindi i rettili. Vi sono estese paludi ed immense foreste di felci ed
equiseti, piante ben diverse dai muschi visti precedentemente. E’ infatti avvenuto un ulteriore salto
evolutivo ed i vegetali che osserviamo ora hanno l’aspetto di vere e proprie piante d’alto fusto.
Hanno anch’esse anteridi ed archegoni, e quindi sono anch’esse delle Archegoniatae, ma
l’individuo aploide, il gametofito, è ridotto ad un protallo a vita breve, mentre l’organismo
predominante e dotato di vita autonoma è lo sporofito. Inoltre lo sporofito è un vero cormo, con
radici, fusto, foglie e vasi linfatici. E’ l’inizio delle piante vascolari (o Cormophyta).
Riassumendo, le Cormophytae sono:
• Archegoniatae come le Briophyta
• Piante vascolari, con vero cormo.
• Gametofito ridotto ad un protallo; sporofito autotrofo e prevalente sul gametofito.
Esempi di Pteridophyta sono le Felci, i Licopodi, gli Asplenium, gli Equiseti, le Salvinie.
Il loro ciclo sessuale può essere così descritto:
I gametofiti femminili differenziano l’archegonio, mentre quelli maschili differenziano l’anteridio.
Gli anterozoidi, usciti dall’anteridio, nuotano letteralmente verso l’archegonio, forse pilotati anche
da stimoli chimici, quindi vi penetrano e fecondano l’oosfera. Si forma in tal modo l’embrione dello
sporofito diploide, il quale quindi si sviluppa dal protallo. Ad un certo stadio di sviluppo dello
sporofito si formano gli sporangi, che si riuniscono in sori. Qui avviene la meiosi e si formano le
spore apolidi, da cui nascono nuovi protalli.
Lepidodendron aculeatum
Pleuromeia sternbergii
Sigillaria elegans
250 ml. di anni fa: la comparsa delle FANEROGAMAE GIMNOSPERMAE
Tutte le piante sinora trattate si riproducono tramite gameti, anterozoidi, oosfere, spore,ecc. Non vi
sono fiori, né frutti, né semi. Le piante che si riproducono sessualmente in tal modo sono dette
CRITTOGAME (piante a nozze nascoste).
Siamo ora giunti nel Permiano; compaiono in quest’epoca nuove piante con caratteri
completamente diversi dalle precedenti. Le principali innovazioni sono:
• Queste nuove piante sono ormai completamente svincolate dall’ambiente acqueo e
colonizzano le terre emerse anche in luoghi ben lontani dall’acqua. In particolare non
hanno bisogno di essa durante la fase della fecondazione (questa affermazione per la verità
è in parte inesatta).
• Compare una nuova struttura preposta alla riproduzione: il fiore.
• Quale risultato della fecondazione si hanno frutti e semi, all’interno dei quali ultimi è
racchiuso l’embrione della nuova pianta.
Si tratta di una vera rivoluzione evolutiva, un altro grande salto in avanti: è iniziata l’era delle
FANEROGAME, ovvero delle piante con nozze evidenti. Sono anche dette ANTOPHYTA
(piante con fiore), o infine anche SPERMATOPHYTA (piante a seme).
I primi fiori hanno una struttura molto strana: sono dei coni, con delle squame, non vi sono petali,
né calice, né corolla, né un ovario.
L’elemento maschile prodotto dai coni, ovviamente maschili, è un granulo di polline, che,
trasportato dal vento, giunge al cono femminile; qui germina, formando un tubetto pollinico, il
quale, giunge fino all’ovulo, posto sotto una squama e lo penetra; in tal modo il suo nucleo, il
gamete maschile, si fonde con quello dell’ovulo. Come risultato della fecondazione si ha un seme,
UN SEME NUDO, che è già l’embrione della nuova pianta diploide.
Fanno parte di questo raggruppamento di piante a seme nudo le Pinaceae, le Cupressaceae, le
Taxaceae, le Ginkoaceae, che nel loro insieme sono chiamate GIMNOSPERMAE (Piante a seme
nudo). Alcune di queste piante sono monoiche, ovvero fiori maschili e femminili sono presenti
sullo stesso individuo, mente altre sono dioiche (cioè con fiori maschili e femminili situati su
individui diversi).
170 ml di anni fa: inizio dell’era delle ANGIOSPERMAE
Dopo le GIMNOSPERMAE, forse nel Giurassico, compaiono nuove piante con fiori diversamente
strutturati; questi sono in particolare dotati di stami e di pistilli con ovario, stilo e stimma, così che
dopo la fecondazione si ottengono semi non più nudi, ma variamente ricoperti da un involucro di
protezione. E’ iniziata l’epoca delle ANGIOSPERMAE. I fiori maschili, solitamente riuniti in
amenti, che producono il polline. Il granulo di polline è affidato per la sua diffusione al vento
(impollinazione anemogama) e, se tutto va bene, perviene ad un fiore femminile, germina,
penetra attraverso lo stilo nell’ovario e feconda l’ovulo in esso contenuto.
130 ml di anni fa: l’espansione delle Angiospermae
I fiori sinora osservati, sia delle Gimnospermae che delle prime Angiospermae, sono poco
appariscenti, ed in realtà non vi è alcuna necessità che lo siano, dato che l’impollinazione è
anemogama.
Nel mondo animale, già da tempo sono comparsi sulla scena nuovi esseri, gli insetti; nel Cretacico
appaiono piante con nuovi tipi di fiori, molto più belli dei precedenti. Sono dei veri fiori, così
come noi li pensiamo solitamente, dalle forme più svariate, spesso profumati, con corolle dai
colori sgargianti, provvisti di cellette contenenti sostanze zuccherine, il nettare. Sono tutti
adescamenti per gli insetti, che, nell’opera di bottinamento, si trasformano anche in postini del
polline da un fiore all’altro. Si tratta di un metodo di impollinazione (impollinazione
entomogama) molto più efficace del precedente, con vantaggio per le piante che possono
risparmiare energie ed hanno nel contempo maggiori probabilità di riproduzione.
La Natura a questo punto scatena la propria fantasia, e ad un ritmo sempre più accelerato genera
forme e colori svariatissimi, fino ad arrivare, con la comparsa delle Orchidee, quasi a superare sé
stessa. Si tratta di piante estremamente evolute, specie per quanto riguarda i meccanismi
riproduttivi; sono molto specializzate, ma anche molto vulnerabili, perché la loro sopravvivenza è
legata ad equilibri molto delicati, come ad esempio la presenza o meno di determinati insetti. Sono
organismi molto evoluti ma dotati di scarsa plasticità, ovvero di adattamento ai cambiamenti
ambientali.
Facciamo un’ultima distinzione. Nell’ambito delle piante a seme osserviamo che quest’ultimo è
formato talvolta da un solo cotiledone; si tratta delle
MONOCOTILEDONI: dopo la germinazione del seme compare una sola fogliolina. Le foglie di
queste piante sono parallelinervie (Palme, Agavi, Liliaceae, Iridaceae, Orchidaceae, Giunkaceae,
Typhaceae, Graminaceae…)
Altri semi presentano invece due cotiledoni. Siamo nel campo delle
DICOTILEDONI: dopo la germinazione compaiono due foglioline. Le foglie sono palminervie o
penninervie.
Bibliografia
Elvezio Ghirardelli: la vita nelle acque Ed.UTET
K.B. Boedijin: Il mondo delle piante vol III piante inferiori Arnoldo Mondadori Editore
S.Tonzig: Elementi di botanica vol II Casa Editrice Ambrosiana Milano