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Introduzione alla botanica SESTA LEZIONE Dott. CINTONI CARLO UNIVERSITA DELLA TERZA ETA ARICCIA.

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Presentazione sul tema: "Introduzione alla botanica SESTA LEZIONE Dott. CINTONI CARLO UNIVERSITA DELLA TERZA ETA ARICCIA."— Transcript della presentazione:

1 Introduzione alla botanica SESTA LEZIONE Dott. CINTONI CARLO UNIVERSITA DELLA TERZA ETA ARICCIA

2 Le ANGIOSPERME Le prime piante terrestri furono erbe. La pressione selettiva portò successivamente nelle pteridofite allevoluzione della forma arborea (con relativo accrescimento secondario), che garantiva una migliore dispersione delle spore e consentiva di sfuggire allombreggiamento delle altre piante. Anche le prime spermatofite o piante a seme furono alberi (pteridosperme) e arrivarono ad imporsi sulle contemporanee pteridofite arboree grazie alla maggiore efficienza dei processi riproduttivi legati alla comparsa dellovulo e del tubetto pollinico.

3 Le ANGIOSPERME Nelle gimnosperme, che sono le spermatofite meno evolute, il legno secondario è di tipo omoxilo, formato cioè da elementi (tracheidi) a lume relativamente sottile che svolgono funzioni sia di conduzione che di sostegno. Questa doppia funzionalità delle tracheidi va però a scapito dellefficienza nella conduzione e questo è uno dei motivi dellaspetto più o meno xerofilo comune praticamente a tutte le gimnosperme.

4 Le ANGIOSPERME Molto più efficiente e versatile si rivelerà il legno eteroxilo delle angiosperme, dove i compiti di conduzione e di sostegno sono distribuiti tra i vari elementi costituenti (fibre, fibrotracheidi, tracheidi, trachee). Per la conduzione si dimostrano particolarmente efficaci le trachee, a lume ampio e prive di pareti trasversali.

5 Le ANGIOSPERME

6 Bisogna tenere presente che il volume di liquido condotto aumenta con la quarta potenza del raggio del conduttore, il che significa che anche un piccolo aumento del lume cellulare degli elementi conduttori del legno porta ad un enorme aumento del volume di acqua trasportato: raddoppiando il raggio, il flusso si moltiplica per 16 volte; quadruplicando il raggio, per 256 volte. Questa efficienza di conduzione del legno eteroxilo rispetto al legno omoxilo è uno degli elementi che contribuirà allaffermazione delle angiosperme sulla terra.

7 Le ANGIOSPERME Probabilmente, anche le prime angiosperme furono arboree, anche se secondo alcuni le antiche angiosperme comprendono sia specie erbacee che legnose. Con una certa approssimazione si può dire che fino alla loro comparsa il cammino dellevoluzione delle piante terrestri sia andato costantemente nella direzione di una sempre maggiore altezza e longevità dei singoli individui. È nellambito delle angiosperme che la tendenza cambia e si assiste ad un ritorno secondario verso labito erbaceo e addirittura verso le piante a ciclo di vita annuale.

8 Le ANGIOSPERME Vantaggi dellabito erbaceo e del ciclo vitale breve 1.Un albero impiega anni a raggiungere letà riproduttiva. In tutto questo tempo non produce nuovi individui, cioè nuove combinazioni geniche che possano essere sperimentati dallevoluzione. E ci sono molte possibilità che muoia prima di arrivare alletà riproduttiva e alle dimensioni definitive. Una pianta erbacea invece comincia a produrre semi fin dal primo anno, o dopo soli pochi anni di vita vegetativa.

9 Le ANGIOSPERME Vantaggi dellabito erbaceo e del ciclo vitale breve 2.Anche quando è adulto e produce semi ogni anno, un albero dà una progenie che deriva sempre dallo stesso materiale genetico di partenza (lo sporofito genitore), quindi con ridotte possibilità di variazioni rispetto a questo e agli individui fratelli. In una pianta erbacea a ciclo breve, dopo qualche anno di produzione di semi (un solo anno nel caso estremo delle annuali), la pianta muore e viene sostituita da discendenti che hanno patrimonio genetico variato. Le generazioni si susseguono quindi molto più velocemente, con una possibilità enormemente più grande di comparsa di nuovi caratteri e in definitiva di evoluzione di nuove forme che si possono rivelare più adatte allambiente o a colonizzarne di nuovi.

10 Le ANGIOSPERME Se dunque la longevità è un vantaggio per il singolo individuo, non lo è ai fini dellevoluzione della specie (o più in generale del gruppo) di cui quellindividuo fa parte. Ecco un altro vantaggio evolutivo delle angiosperme: nei gruppi che comprendono rappresentanti a ciclo vitale breve, si sono potute evolvere forme e funzioni adatte agli ambienti più diversi in un tempo relativamente rapido. Basta considerare come appare limitata la varietà morfologica e ambientale presente in una famiglia di gimnosperme arboree come le Pinaceae se la si confronta con quella di angiosperme erbacee come le Poaceae (o Gramineae), diffuse a tutte le latitudini e nei più diversi ambienti: praterie, steppe, savane, sottobosco di foreste dei più diversi tipi, ambienti antropizzati, ecc. Nessuna famiglia di gimnosperme presenta un grado di diversità paragonabile.

11 Le ANGIOSPERME Comparse forse già nel Triassico (circa 200 milioni di anni fa) o più probabilmente nel successivo Giurassico, le angiosperme si diffusero rapidamente in un grande numero di forme diverse a partire dalla fine del Cretaceo (90 milioni di anni fa circa). ). Molti aspetti dellorigine delle piante a fiore sono ancora misteriosi. Non si sa con precisione né quando e dove si siano originate, né quale gruppo di gimnosperme ne sia il progenitore. Non è neppure certo che si tratti di un gruppo monofiletico, benché la maggioranza degli studiosi ritenga che sia così.

12 Le ANGIOSPERME Appare abbastanza convincente lipotesi di unaffinità filogenetica delle angiosperme con una linea che ha portato anche alle Cycadopsida. Non è chiaro nemmeno come abbiano fatto le piante a fiore a diversificarsi così rapidamente. Cè chi ritiene che questo possa essere spiegato con unorigine in zone montuose tropicali con climi caratterizzati da alternanza di periodi umidi e aridi, zone cioè dove sono presenti forti pressioni selettive che avrebbero provocato una rapida evoluzione e insieme però anche condizioni sfavorevoli alla formazione e conservazione dei fossili.

13 Le ANGIOSPERME Le tre caratteristiche che definiscono le angiosperme: 1.ovuli racchiusi entro un carpello; 2.doppia fecondazione; 3.presenza di fiori; sarebbero comparse separatamente e distanziate fra loro nel tempo, combinandosi insieme solo nel Cretaceo. Fossili di angiosperme da tardi depositi cretacei (cir. ca 70 milioni di anni fa) ritrovata nel Wyoming (USA). (o) Foglia di una palma a ventaglio, Soboìites montana, una specie estinta lontanamente correlata alle palme nane degli Stati Uniti sudorientali

14 Le ANGIOSPERME lI più antico fiore ritrovato. Impronte di Bevhalstia pebja in rocce del Cretaceo inferiore (circa 130 milioni di anni fa) del Surrey (Inghilterra). Questa pianta era alta circa 25 cm e probabilmente viveva in acqua. Unisce laspetto di felce a piccole strutture riproduttive simili a fiori. La reale larghezza dei fiori è di circa 7 mm.

15 Le ANGIOSPERME Sta di fatto che in un tempo relativamente breve le angiosperme sono diventate il gruppo di vegetali che domina il nostro pianeta, grazie alla loro estrema varietà morfologica e fisiologica e in particolare alla diversità di tipi di foglie e di tessuti conduttori, che consentono a queste piante la vita negli ambienti più diversi. Il risultato è che le Magnoliophyta sono i vegetali dominanti in tutti i grandi biomi terrestri, dai deserti alle foreste pluviali e costituiscono un elemento fondamentale del paesaggio, naturale o modificato dalluomo.

16 Le ANGIOSPERME Con oltre specie viventi, riunite in circa 400 famiglie (ma il numero varia di molto a seconda degli autori), sono il gruppo di piante più numeroso e vario: basti pensare che tutti gli altri gruppi di tracheofite (pteridofite e gimnosperme) comprendono insieme solo circa specie. Le angiosperme hanno anche unenorme importanza applicativa ed economica, comprendendo tutte le principali piante coltivate (a scopo alimentare, medicinale, foraggero, ornamentale, tessile, ecc.), nonché la maggior parte delle infestanti.

17 Le angiosperme si dividono in due classi (monocotiledoni e dicotiledoni) a seconda che dall'embrione si sviluppino uno o due cotiledoni: le prime foglioline della pianta. Le ANGIOSPERME

18 L'enorme successo delle angiosperme dipende dal fiore, organo che assicura loro la riproduzione sessuata. Dal punto di vista strutturale può essere considerato un ramo caulinare raccorciato su cui sono inseriti secondo diverse modalità elementi sterili e fertili Le ANGIOSPERME

19 Formazione del fiore In questa leguminosa il fiore è perfetto, presenta simmetria radiale e le parti fiorali sono disposte ìn verticilli. (a) Lapice del germoglio fiorale (A) si trova allascella di una brattea (B). Intorno allapice (A) si stanno originando i primordi (5) dei, cinque sepali Intorno allapice (A) si stanno formando i primordi (P) dei cinque petali che si alternano con i primordi dei sepali (5). I sepali, più tardi, formeranno il tubo del calice. Intorno allapice si stanno, ora, formando i primordi dei cinque stami (due sono indicati dalle frecce) che, a loro volta, sono alternati con i primordi dei petali (P) e si trovano, quindi, opposti ai sepali (5) del verticillo più esterno Si sta, ora, formando un altro verticillo di stami (freccia) alternati con gli stami (ST 1 ) del verticillo precedente. Il carpello (C) sta cominciando a formarsi al centro dellapice. Sono, ora, presenti tutte le parti fiorali. La fenditura nel carpello (C) è il primo segno della formazione dellovario. Gli stami del verticillo più estemo (ST 1 ) stanno differenziando le antere (ST 2 indica il verticillo di stami interno). Il carpello sta, ora, formando lo stilo e lovario. I due verticilli di stami sì sono completamente formati Alcuni stami sono stati rimossi per evidenziare il carpello con lovario (O), lo stilo e Io stimma (freccia). Neptunia pubescens originaria dell sud america

20 Caratteristica del gruppo è la presenza del carpello, che può essere interpretata come un macrosporofillo entro cui sono contenuti e racchiusi gli ovuli Evolutivamente derivano dalla trasformazione di 1 o + foglie dette CARPELLI (mono o pluricarpellari) Foglia modificata MonocarpellarePluricarpellare

21 Le ANGIOSPERME Il carpello dà luogo a una struttura detta pistillo, formata in genere da tre porzioni con funzioni diverse: - lovario, parte allargata basale che contiene gli ovuli; - lo stimma, parte apicale recettiva per il polline; - lo stilo, parte allungata che collega lovario allo stimma.

22 Se si tratta di più carpelli possiamo avere due situazioni: carpelli fusi - Ovari SINCARPICI carpelli liberi - Ovari APOCARPICI 3 carpelli liberi 3 pistilli distinti Esempi di ovari tricarpellari 3 carpelli fusi 1 pistillo composto Le ANGIOSPERME

23 I carpelli, insieme alle altre strutture riproduttive, sono organizzati nel fiore, il complicato e perfezionatissimo organo esclusivo delle angiosperme da qualcuno definito come un insieme di strutture che proteggono e nutrono i gametofiti e controllano la gamia.

24 Le ANGIOSPERME Generalmente il fiore è sorretto da un peduncolo che all'estremità terminale si ingrossa in un ricettacolo su cui poggiano tutte le componenti fiorali, cioè i sepali, i petali, gli stami e il pistillo. I fiori sono gli organi che assicurano la riproduzione, caratteristici perchè possiedono uno o più carpelli ( particolari foglie fiorali) che formano un ingrossamento entro cui sono protetti gli ovuli.

25 stigma antera filamento petalo o corolla stilo tubetto pollinico ovario ovuli stami o calice talamo o ricettacolo pedicello granulo pollinico Gineceo Androceo

26 Le ANGIOSPERME

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28 Il calice e la corolla formano il perianzio, che ha la funzione di proteggere gli stami e i pistilli: le parti più interne del fiore a cui è affidata la riproduzione.

29 Gli elementi della parte sterile possono essere differenti per colore, consistenza, dimensione, forma e modalità di inserzione sullasse del fiore Gli elementi della parte sterile possono essere differenti per colore, consistenza, dimensione, forma e modalità di inserzione sullasse del fiore Possono essere presenti e ben riconoscibili entrambi gli elementi (calice e corolla) oppure noPossono essere presenti e ben riconoscibili entrambi gli elementi (calice e corolla) oppure no FIORI PERIANZIATI con sepali e petali (se presenti!!!) ben distinti (un gran numero di Dicotiledoni) FIORI PERIANZIATI con sepali e petali (se presenti!!!) ben distinti (un gran numero di Dicotiledoni) FIORI PERIGONIATI con un solo tipo di elemento o TEPALI (Monocotiledoni - es. Tulipa, ) FIORI PERIGONIATI con un solo tipo di elemento o TEPALI (Monocotiledoni - es. Tulipa, ) Le ANGIOSPERME

30 Sia i petali che i sepali possono essere tra loro Sia i petali che i sepali possono essere tra loro completamente separaticompletamente separati DIALIPETALI DIALISEPALI fusi insieme anche per una minima partefusi insieme anche per una minima parteGAMOPETALIGAMOSEPALI Le ANGIOSPERME

31 Ai fini della determinazione delle specie è utile riuscire ad individuare la posizione degli ovari rispetto al ricettacolo e soprattutto alle altri parti fiorali:Ai fini della determinazione delle specie è utile riuscire ad individuare la posizione degli ovari rispetto al ricettacolo e soprattutto alle altri parti fiorali: ovario SUPEROovario SUPERO fiore ipogino fiore ipogino il ricettacolo del fiore sarà convesso ovario INFEROovario INFERO fiore epigino fiore epigino il ricettacolo sarà concavo ovario SEMIINFERO fiore periginoovario SEMIINFERO fiore perigino il ricettacolo sarà quasi pianoil ricettacolo sarà quasi piano

32 Il fiore zigomorfo invece ha simmetria bilaterale e può essere diviso in due metà simmetriche solo da un unico piano. Quando il fiore può essere diviso in due meta' simmetriche da infiniti piani che passano per il centro ha una simmetria raggiata ed è detto attinomorfo.

33 Fiore attinomorfo

34 fiore portamento zigomorfo Leguminosae

35 Esempi di fiori in base a simmetria e concrescimento degli elementi sterili C. Attinomorfi Solanaceae Malvaceae Ericaceae D. Zigomorfi Labiatae Scrophulariaceae Asteraceae A. Attinomorfi Brassicaceae Rosaceae Geraniaceae B. Zigomorfi Leguminosae Dialipetali petalicompletamenteseparati Dialipetalipetalicompletamenteseparati Gamopetali Petali fusi anche se in piccola parte

36 Tipi di corolla Le ANGIOSPERME attinomorfa zigomorfa

37 Le ANGIOSPERME DIALIPETALE

38 Gr. A Brassicaceae

39 Le ANGIOSPERME Prunus Gr. A Rosaceae

40 Le ANGIOSPERME Gr. A Ranunculaceae

41 Le ANGIOSPERME ali carena vessillo Gr. B Leguminosae

42 Le ANGIOSPERME Solanaceae

43 Labiatae

44 Tipi di calice Le ANGIOSPERME

45 Corolla attinomorfa

46 Corolla dialipetala

47 Corolla gamopetala

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49 Corolla papilionata

50 Corolla bilabiata

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52 Tipi di fiori in base al numero degli elementi Il numero base di pezzi per parte (calice, corolla o porzione fertile) varia da 3 a 4-5 o multipli di questi Il numero base di pezzi per parte (calice, corolla o porzione fertile) varia da 3 a 4-5 o multipli di questi 3Monotiledoni tale parametro può essere molto utile per la classificazione della specie e in particolare per la distinzione tra Monocotiledoni e Dicotiledonitale parametro può essere molto utile per la classificazione della specie e in particolare per la distinzione tra Monocotiledoni e Dicotiledoni 4 o 5 4 o 5 Dicotiledoni Dicotiledoni Tetrameri o pentameri trimeri

53 Molti fiori si dicono perfetti perche' provvisti sia di stami (organi maschili) che di pistilli (organi femminili); altri invece sono imperfetti perchè portano solo stami o solo pistilli. Se i fiori imperfetti maschili e quelli femminili sono localizzati su piante diverse si dice che la specie e' dioica (per esempio il salice o il pioppo); mentre e' monoica la specie che porta fiori maschili e femminili sulla stessa pianta (per esempio la quercia). Le ANGIOSPERME

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55 Gli adattamenti per il trasporto di polline da una pianta all'altra favoriscono l'impollinazione incrociata, che si basa su diverse strategie: -separazione di fiori staminiferi e fiori pistilliferi su piante diverse (piante dioiche: alloro) -produzione sulla stessa pianta di fiori unisessuali (es. generi Quercus, Betula, Alnus) a maturazione differenziata

56 Le ANGIOSPERME

57 I fiori possono essere singoli o riuniti in infiorescenze che possono essere definite o indefinite Solitario Racemo Spiga Corimbo Ombrello Testa Panicolo Cima

58 Le ANGIOSPERME

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60 Antere fuse Cichorium intybus Helianthus annuus Fiore del raggio Fiore del disco ricettacolo Compositae o Asteraceae n.b. i fiori delle c. sono riuniti in infiorescenze dette capolini e possono essere di due tipi differenti: ligulati o raggiati

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66 Ovario

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69 Frutti

70 Nocciolo: Denominazione comune di una specie, arborea o arbustiva, appartenente alla famiglia delle betullacee e diffusa nelle regioni temperate dellemisfero boreale. Ogni pianta porta fiori maschili riuniti in amenti e fiori femminili riuniti in strutture apicali di forma ovoidale. Il frutto, la nocciola, cresce in grappoli di 1-4 unità ed è caratterizzato da un guscio coriaceo verde chiaro che, maturando, si scurisce assumendo la solita colorazione marrone. Tra le varietà più diffusamente coltivate per la produzione dei frutti si annoverano: il comune nocciolo europeo, il nocciolo gigante o di Dalmazia, e svariati altri ibridi. Tutte queste varietà raggiungono in genere i 10 m daltezza e alcune di esse vengono coltivate anche a scopo ornamentale. Due specie affini, originarie del nord america raggiungono, invece, solo 3 m daltezza e producono nocciole di piccole dimensioni e pertanto, non vengono coltivate su scala industriale.

71 Le ANGIOSPERME

72 Salice

73 Corbezzolo

74 Vite

75 Rovo

76 Pero

77 Castagno

78 Limone


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