RUOLO NELL’ECOSISTEMA
Sono organismi:
* eucarioti
* pluricellulari
* autotrofi
* fotosintetici.
Grazie alla fotosintesi producono
l’O2 indispensabile alla vita dei
consumatori
e
quindi
al
mantenimento di tutta la catena
alimentare.
La reazione della fotosintesi è esattamente quella inversa della
respirazione cellulare.
Ma come è possibile che quelli che sono i nostri
prodotti di scarto (H2O e CO2 ) sono le
molecole che servono alle piante per nutrire tutti
gli organismi del Pianeta?
E come è possibile che i prodotti di scarto della
fotosintesi siano le molecole imprescindibili per la
nostra sopravvivenza (Glc e O2)?
Non è una coincidenza
stranissima? Se i due
processi
sono
così
interconnessi tra loro,
quale è nato prima sulla
Terra, la fotosintesi o la
respirazione?
FOTOSINTESI
CO2 + H2O
E
Glc + O2
RESPIRAZIONE
Non è una coincidenza stranissima,
è nemmeno una meravigliosa
provvidenza divina, ma il risultato di
un faticoso aggiustamento. L’O2
presente
nell’atmosfera
oggi
probabilmente deriva per intero
dalla fotosintesi delle piante di
tempi passati.
Questo gas che viene visto come un benefattore è in realtà un
distruttore che fa a pezzi tutto quel che tocca data la sua grande
reattività. Gli organismi viventi per non finir bruciati vivi o intossicati
hanno «imparato» gradualmente a convivere con esso, inizialmente
sviluppando dei sistemi per neutralizzarlo, poi sfruttandolo per uso
energetico.
EVOLUZIONE
La prima cellula vegetale ha avuto origine da un processo
endosimbiotico avvenuto 900 mln di anni fa tra una cellula eucariote
(che quindi aveva già acquisito il mitocondrio) ed un procariote capace
di compiere la fotosintesi.
Quale?
Un cianobatterio...
...che si è poi evoluto nell’organello che oggi
conosciamo come...
...cloroplasto.
5. ALGHE VERDI
Rappresentano il componente principale del fitoplancton per cui
sono prevalentemente marine.
Si trovano come organismi sia uni che pluricellulari e possiedono
molte caratteristiche simili alle piante: cloroplasti, clorofilla, parete
cellulare, granuli di amido.
Ciò fa presuppore che le prime piante si siano evolute proprio dalle
alghe verdi.
EVOLUZIONE
Le piante condividono molte caratteristiche con le alghe verdi e ciò fa
presupporre che si siano evolute da questi organismi (oggi classificati
tra i protisti).
Queste clorofite vivono esclusivamente in ambienti acquatici mentre
nel corso dell’evoluzione le piante hanno conquistato l’ambiente
terrestre sfidando la disidratazione e questo ha rappresentato una
fase di straordinaria importanza anche per la successiva espansione di
noi animali.
N.B.: Anche se la complessità aumenta, l’evoluzione non va vista come
un percorso verso la perfezione, ma come una serie di tentativi
adattativi che sono stati selezionati positivamente.
Questi adattamenti hanno riguardato:
* lo sviluppo di un sistema vascolare per il trasporto dell’acqua e dei
prodotti della fotosintesi;
* sistemi di riproduzione che facilitino l’incontro tra i gameti al di fuori
dell’acqua che è fattore avvantaggiante --> sviluppo dei semi che
proteggono e nutrono l’embrione.
In base al sistema vascolare e alla riproduzione le piante si classificano
in 4 grandi gruppi:
* piante non vascolari (Briofite)
* piante vascolari senza semi (Pteridofite)
* piante vascolari a semi nudi (Gimnosperme)
* piante vascolari a semi protetti (Angiosperme)
CLASSIFICAZIONE
CIANOBATTERI
Hanno
«inventato» la
fotosintesi.
Producono da soli
ossigeno e gli
zuccheri che poi
usano per
procurarsi
energia.
ALGHE
EUCARIOTE
• Hanno unito la
capacità
fotosintetica
ad una più
efficace
organizzazione
cellulare
BRIOFITE
PTERIDOFITE
GIMNOSPERME
Sono state le
prime ad uscire
da un ambiente
esclusivamente
acquatico ed
hanno acquisito
un’organizzazione
cormoide. Piante
NON vascolari
Hanno acquisito
un’organizzazione
con radici, fusto e
foglie (cormo)
particolarmente
efficiente per il
trasporto
dell’acqua e per la
vita sulle terre
emerse
Sono state le
prime a produrre
semi che
consentono la
sopravvivenza e lo
sviluppo degli
embrioni
ANGIOSPERME
Presentano strutture
riproduttive complesse
(fiori) per favorire il
passaggio del materiale
genetico attraverso
l’impollinazione.
Proteggono i semi
all’interno dei frutti che
derivano da una
modificazione
dell’ovario
Fanno
fotosintesi
Organizzazione
cellulare
complessa
Vivono in
ambiente
umido
Hanno il
cormo
(radici, fusto,
foglie)
Fanno semi
Proteggono i
semi
all’interno
dei frutti
ANGIOSPERME
Hanno tutte le
caratteristiche
GIMNOSPERME
Non fanno i
frutti
PTERIDOFITE
Non fanno i
semi
BRIOFITE
Non hanno il
cormo
ALGHE
EUCARIOTE
Vivono solo in
acqua
CIANOBATTERI
Cellula
procariote
CICLO VITALE
Negli animali, l’individuo è diploide per la maggior parte del suo ciclo
vitale; la fase aploide è ridotta ai soli gameti che fondendosi danno
origine allo zigote diploide.
Funghi e alghe rimangono aploidi per la maggior parte della loro vita e
la fase diploide è ridotta solo allo zigote che si divide subito per meiosi.
Il ciclo vitale delle piante è invece caratterizzato da un’alternanza di
generazioni: trascorrono una parte del loro ciclo vitale in uno stato
diploide detto sporofito e parte in uno stato aploide detto gametofito.
Nelle piante non vascolari è dominante la generazione del gametofito,
mentre nelle piante vascolari è dominante quella dello sporofito.
BRIOFITE
Sono piante non vascolari di piccole dimensioni.
Sono le prime ad essere riuscite a conquistare la terraferma, ma non
avendo sviluppato adeguati sistemi di trasporto di acqua e nutrienti,
necessitano di vivere in ambienti umidi (es. i muschi).
Goqui Island
(Cina orientale)
Nelle piante
non vascolari è
dominante la
generazione
del gametofito
aploide.
PTERIDOFITE
Sono le prime piante vascolari comparse circa 400 mln di anni fa
insieme ai rettili.
Hanno acquisito un’organizzazione con radici, fusto e foglie (cormo)
particolarmente efficiente per il trasporto dell’acqua e per la vita sulle
terre emerse, ma necessitano comunque di vivere in ambienti pressoché
umidi per potersi riprodurre (es. felci).
Nelle piante
vascolari è
dominante la
generazione
dello sporofito
diploide (la
pianta adulta
visibile).
Sporofito con
sporangi
GIMNOSPERME
Piante capaci di riprodursi attraverso i semi
(nudi) e in ambienti più asciutti furono
selezionate positivamente e ciò portò al declino
delle felci arboree.
Le prime piante a semi comparvero sulla Terra
circa 250 mln di anni fa insieme ai dinosauri (es.
conifere come pini e abeti).
La generazione dominante è
quella dello sporofito (albero
adulto) che produce nella
stessa pianta i coni maschili e
femminili (piante monoiche),
ovvero le strutture
specializzate che producono
le spore.
In primavera i coni maschili
rilasciano polline che,
trasportato dal vento, giunge
all’ovulo presente nel cono
femminile.
Il polline feconda la cellula uovo più di un anno dopo e lo sviluppo
dello zigote darà origine ad un embrione che maturerà all’interno
dell’ovulo che successivamente si trasforma in seme.
L’embrione contenuto nel seme si
stacca dal cono e può sopravvivere in
uno stato di dormienza per diversi anni
sino a che non diventano favorevoli le
condizioni per la germinazione che
darà vita ad una nuova pianta.
L’embrione è nel frattempo protetto
dagli urti e dalla disidratazione grazie
ai tegumenti esterni ed è circondato e
nutrito da sostanze di riserva.
ANGIOSPERME
Sono le piante vascolari più diffuse al
mondo perché sono quelle che hanno
avuto più successo sul pianeta.
Compaiono circa 130 mln di anni fa in
corrispondenza
dell’estinzione
dei
dinosauri.
Sono le cosiddette antòfite = piante con
fiori ed hanno conquistato gli ambienti
terrestri più disparati (sia freddi che caldi e
aridi) ed alcune specie hanno anche
riconquistato l’ambiente acquatico come la
posidonia.
Il vantaggio evolutivo delle angiosperme che ha consentito la loro
esplosione sulla Terra è stato il fiore.
La parte femminile del fiore è detta pistillo, mentre quella maschile
stame.
Sepali e petali hanno invece una funzione protettiva e di richiamo per
gli insetti impollinatori.
Gli stami sono costituiti da antere in cui sono presenti le spore che
per mitosi producono il polline ovvero il gametofito maschile che
produce 2 nuclei spermatici.
Il pistillo è costituito da un ovario ovvero la camera che racchiude gli
ovuli, uno stilo e lo stigma, la parte appiccicosa sulla quale viene
trasferito il polline.
In base al tipo di impollinazione si
distinguono piante:
* anemofile --> impollinazione
provocata dall’azione del vento,
i fiori sono privi di apparato di
richiamo, di nettare e di profumi
(es. banano, cactus);
* entomofile/ornitofila -->
impollinazione operata da insetti
(es. api) o uccelli (es. colibrì)
Quando un granulo di polline si
posa sullo stigma, questo produce
un tubetto pollinico che si insinua
nello stilo per raggiungere l’ovulo
nell’ovario.
Avviene una doppia fecondazione
perché un nucleo spermatico
feconda una cellula uova dando
origine allo zigote 2N, mentre
l’altro nucleo si fonde con 2 nuclei
del sacco embrionale dando origine
all’endosperma 3N, un tessuto
specializzato nel nutrire l’embrione.
L’ovulo si trasformerà in seme e all’interno di esso crescerà l’embrione,
mentre l’ovario in frutto che protegge il seme e ne garantisce la dispersione.
Quando il frutto è maturo, si stacca dalla pianta e disperde i semi che
germoglieranno a dare un’altra pianta.
Modalità di dispersione dei semi:
Si distinguono piante monocotiledoni e dicotiledoni a seconda del numero
di foglioline che forma l’embrione.
Germinazione dei semi
I semi hanno sviluppato una capacità adattativa per cui rimangono in uno
stato di dormienza sino a che le condizioni non sono adeguate per la
germinazione es. quantità di acqua, presenza di O2, temperatura.
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