1c - Plantae
a cura di Giuliano Salvai (pagine web e disegni di Giovanni Dose)
Importanza, sviluppo ed evoluzione degli organismi vegetali
I vegetali sono organismi autotrofi capaci cioè nutrirsi e svilupparsi utilizzando sostanze inorganiche che con la fotosintesi trasformano in molecole organiche.
Questa facoltà, che li pone alla base della catena alimentare poiché rappresentano il nutrimento degli organismi eterotrofi, ha consentito la vita aerobica sulla superficie del globo avendo incrementato con la fotosintesi l'ossigeno atmosferico. Inoltre i vegetali svolgendo un'importante funzione nel ciclo dell'acqua con l'evaporazione e la traspirazione, condizionano fortemente il clima del pianeta e contribuiscono alla fisionomia del paesaggio terrestre.
Schema di riferimenti cronologici degli eventi dell'evoluzione vegetale
anni fa
1.100
Formazione del supercontinente Rodinia
800
600
separazione funghi - animali
Fossili organismi microscopici
Fossili marini, Molluschi, Trilobiti
Nessun vegetale
475
Spore: funghi e piante terrestri simili a Epatiche.
Glaciazioni
Estinzione di massa (Trilobiti)
Piante vascolari (Tracheofite)
Estinzione di massa
Insetti atteri millepiedi
Estinzione di massa
Scarafaggi
Grande estinzione di massa
Scarabeidi - Ditteri
Cretacico
Insetti moderni, farfalle, cavallette, termiti
Sviluppo Angiosperme dicotiledoni, Estinzione grandi rettili
Riscaldamento globale
del clima
Fossili di Asteracee e Poaceae
Separazione zigomiceti - ascomiceti
o
Quaternario
La pianta
(articolo di Francesco Albergoni)
La pianta è in realtà la foglia. Fusto e radici possono essere considerate delle propaggini della foglia.
Il fiore, organo deputato alla riproduzione sessuale, altro non è che un verticillo di foglie modificate.
La fonte d’energia per le piante, dal filo d’erba sino alle grandi querce, è la luce solare e quella di materia l’acqua, l’anidride carbonica e pochi sali minerali. La luce solare è un flusso d’energia molto diluita e continuamente rinnovabile, in cui praticamente tutti gli organismi sono immersi, ma non è conservabile in alcun modo, con l’eccezione delle piante che sono in grado di utilizzare l’energia luminosa d’origine extraterrestre trasformandola in energia chimica e quindi immagazzinarla per tempi teoricamente indeterminati. Il processo fisiologico è la foto-sintesi cioè “sintesi di materia mediante energia luminosa”.
La “materia” è costituita da sostanze molto semplici, praticamente prive d’energia utilizzabile: anidride carbonica, acqua e pochi sali minerali disciolti nell’acqua che circola nel suolo. L’anidride carbonica, presente nell’atmosfera in percentuale relativamente bassa (0,035%), entra nella pianta attraverso piccolissime aperture (stomi=bocche) presenti sulle foglie. Il flusso d’anidride carbonica dipende dalla differenza di concentrazione tra l’esterno e l’interno della foglia, è dunque un flusso passivo o meglio “secondo gradiente”. Man mano che le molecole d’anidride carbonica entrano nella foglia sono sequestrate da una complessa catena biochimica presente nelle cellule che mantiene la differenza di concentrazione tra l’interno e l’esterno la più alta possibile. Per poter assumere la CO2 dall’ambiente esterno la pianta è costretta a tenere gli stomi sempre aperti, il che comporta la perdita di una grandissima quantità d’acqua dall’interno delle foglie per traspirazione. Meno del 1% dell’acqua (in realtà una soluzione di sali minerali diluitissima, una specie d’acqua minerale) che viene “pompata” dalle radici verso le foglie entra in gioco nella reazione fotosintetica; più del 99% fluisce nell’atmosfera sotto forma di vapore. L’energia che trasporta l’acqua dalle radici alle foglie è in realtà quella della differenza di concentrazione di vapor d’acqua tra l’atmosfera –generalmente piuttosto bassa- e l’interno della foglia- molto vicina al 100%.
Una pianta di mais traspira circa 5 litri d’acqua al giorno. Per trasformare l’acqua dallo stato liquido, nella foglia, allo stato di vapore, flusso verso l’esterno, occorrono circa 590 calorie ogni grammo d’acqua. Il che significa che una pianta di mais traspirando utilizza 2.950.000 calorie (=2950 Kcal) che sottrae all’ambiente. Quindi in un ettaro di terreno coltivato a mais (50.000 piante), sono pompati dal suolo ed emessi nell’atmosfera sotto forma di vapore circa 250.000 litri d’acqua utilizzando 147.500.000 kilocalorie. Questa energia termica viene sottratta esclusivamente dall’atmosfera che circonda le foglie senza nessun costo energetico per la pianta. Un tale gioco energetico ha un’influenza enorme sull’ambiente ed in particolar modo sulla temperatura e sull’umidità dell’atmosfera là dove è presente la vegetazione, sia essa spontanea o coltivata.
La pianta è dunque un organismo immerso nel flusso d’energia (luce) e nella materia (anidride carbonica atmosferica e acqua e sali minerali nel suolo). Possiamo immaginare una pianta come l’unico organismo che vive contemporaneamente in due ambienti molto diversi, la fronda nell’atmosfera e le radici nel sottosuolo. E’ proprio per questa ragione che, al contrario di tutti gli altri organismi, la pianta non ha avuto nessuna necessità (e nessuna convenienza) di sviluppare un sistema nervoso e, ad esso collegato, un sistema muscolare. Per la riproduzione non cerca un partner, ma affida i gameti maschili (il polline) al vento, agli insetti o all’acqua. Le sue strategie riproduttive saranno dunque volte ad evolvere strutture che ben disseminino il polline nel vento o attirino insetti che fungeranno da “postini” amorosi.
Classificazioni
Rango tassonomico e suffisso del taxon
È il livello gerarchico della classificazione dei vegetali che accoglie tutti i taxa dalla divisione alla specie.
Angiosperm Phylogeny Website
Divisioni del Regno delle Piante
Il mondo vegetale sulla base dei loro organi quali corpo vegetativo, tessuti conduttori, apparato riproduttore e la produzione di semi, possono essere suddivise in diverse categorie:
Sono anche dette Tracheofite per la presenza di tessuti cavi, cioè vasi di trasporto aperti (trachee) assenti nelle gimnosperme e comprendono le Pteridofite e le Spermatofite.
Sono cormofite le pteridofite (felci), le gimnosperme e le angiosperme.
Pteridofite o Crittogame vascolari
Prime piante a cormo (12.000 specie).
I diversi gruppi di pteridofite sono attualmente trattati come divisioni indipendenti in quanto si ritiene che non abbiano rapporti filogenetici diretti, anche se ancora si preferisce, per comodità e per la somiglianza tra i loro apparati vegetativi e riproduttivi, usare il nome collettivo di pteridofite. Hanno fusti striscianti detti rizomi che possono vivere per molti anni. Da questi rizomi si sviluppano piante a fusto verticale come licopodi o equiseti, e piante con strutture a foglia come le felci. La riproduzione avviene per mezzo di spore e sporangi, non hanno fiori né semi (Crittogame vascolari). Si calcola che una felce arborea sia in grado di liberare nel corso della sua vita migliaia di miliardi di spore! Molto diffuse nel carbonifero circa 350 milioni di anni fa, attualmente vengono riconosciute 3 divisioni: Psilofite, Licofite e Felci.
Spermatofite
dal greco: spèrmatos = seme e phytòn = pianta costituiscono una superdivisione a cui appartengono le piante più evolute, con 270.000 specie viventi (Judd et al. 2002). Possiedono organi fiorali, grazie ai quali si riproducono tramite la formazione di semi, ciò ha permesso un miglior adattamento alla vita terrestre consentendo il loro grande sviluppo. Sono il gruppo più numeroso di piante vascolari. Per questa loro peculiarità, le Spermatofite sono anche conosciute col nome di Antofite (piante a fiore) o, più anticamente, come Fanerogame (nozze evidenti) e si differenziano dalle Crittogame, la cui riproduzione è affidata alle spore.
Questo gruppo include quindi le piante più evolute, rappresentate dalle varie divisioni di Gimnosperme e Magnoliofite (o Angiosperme). Alcuni botanici ritengono che vi sia un'altra divisione chiamata Clamidosperme, comprendente le classi Gnetateae, Welwitschiate e le Ephedrate, che presentano caratteri intermedi tra le Gimnosperme e le Angiosperme.
Gimnosperme:(800 - 1000 specie). Piante vascolari senza fiori. Il nome deriva dal greco spermos = seme e gymnós = nudo. Le gimnosperme sono piante legnose, di aspetto arbustivo o arboreo, raramente rampicante. Al contrario delle angiosperme o piante con fiori, i loro semi non sono racchiusi nel carpello, ma esposti fra le scaglie di strutture fiorifere chiamate coni o pigne.
Angiosperme o Magnoliophyta (Magnoliofite) (piante con fiori) composte da 260.000 specie viventi divise in 453 famiglie (APG II, 2003 ). Il nome angiosperme deriva dalla parole greche aengeion = involucro e sperma = seme. Occupano quasi tutte le nicchie ecologiche e rappresentano la divisione dominante nella maggior parte dei paesaggi naturali. Circa due terzi delle specie conosciute prosperano nei climi tropicali. Le Angiosperme sono suddivise in due classi comunemente chiamate Monocotiledoni (o Liliopsida) e Dicotiledoni (o Magnoliopsida).
(1) - Le Gimnosperme sono qui considerate un gruppo tassonomico come le Angiosperme, studi effettuati su fossili hanno rilevato che le Gimnosperme sono un gruppo parafiletico che contiene cioè tra i suoi discendenti le Angiosperme. Quindi secondo la cladistica (base della moderna sistematica) che vuole che i gruppi tassonomici siano monofiletici (debbano cioè contenere l'antenato comune e tutte le specie derivanti), le Gimnosperme hanno perso valore tassonomico e le sue sottodivisioni Pinofite, Ginkgofite, Cicadofite e Gnetofite sono considerate divisioni alla pari delle Magnoliofite. (vedere cladograma)
e dei numerosi autori indicati in calce ad ogni fotografia tutti iscritti al gruppo botanico di Acta plantarum oltre ad alcune di pubblico dominio.
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Ultimo aggiornamento: 30-05-2011.
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