Helena Curtis N. Sue Barnes Invito alla Biologia

L’EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI AUTOTROFI INDICE Comparsa degli organismi autotrofi Cianobatteri Alghe unicellulari Alghe pluricellulari Briofite Felci Gimnosperme Angiosperme

Comparsa degli organismi autotrofi L’evoluzione degli organismi autotrofi ha avuto inizio circa 3,5 miliardi di anni fa, quando comparvero sulla Terra i primi procarioti fotosintetici dai quali si sono evolute, in seguito, sia le alghe che le piante terrestri

I cianobatteri sono gli organismi fotosintetici più semplici sono comparsi tra i 3,5 e i 2,8 miliardi di anni fa contengono clorofilla a e scindono l’acqua durante la fotosintesi, liberando ossigeno sono gli organismi procarioti responsabili dell’evoluzione dell’atmosfera, divenuta ricca di ossigeno grazie all'intensa fotosintesi clorofilliana Attualmente i cianobatteri vivono nelle acque dolci; talvolta si trovano sotto forma di cellule autonome, ma più spesso formano raggruppamenti, filamenti o catene

Le alghe unicellulari Gli organismi fotosintetici eucarioti più primitivi sono le alghe Le alghe sono comparse più di 2 miliardi di anni fa e sono classificate nel regno dei protisti Le alghe unicellulari più importanti sono le diatomee, che possiedono una particolare parete cellulare contenente silice. Le diatomee vivono nei mari aperti, nelle acque degli stagni e dei laghi; fanno parte del fitoplancton di cui si nutrono molti animali acquatici Diatomee Guscio di diatomea visto al microscopio elettronico

Ciclo vitale delle alghe unicellulari Le alghe unicellulari si possono riprodurre: per via asessuata (mitosi e citodieresi) se le condizioni ambientali sono favorevoli; per via sessuata in condizioni avverse, formando zigoti in grado di circondarsi di un duro rivestimento esterno nel quale l’alga può rimanere quiescente fino a quando le condizioni ambientali non tornano a essere adatte allo sviluppo Ciclo vitale dell’alga unicellulare Chlamydomonas

Le alghe pluricellulari Fra le alghe pluricellulari molte specie si sono adattate a vivere in acque marine poco profonde e lungo le coste. Le alghe pluricellulari sono attualmente classificate nel regno dei protisti per la semplice organizzazione del loro corpo, chiamato tallo, che non presenta né organi né tessuti specializzati Un’alga verde appartenente al genere Chara

Alcuni tipi di alghe pluricellulari Oltre alla clorofilla, le alghe pluricellulari contengono spesso altri pigmenti colorati. Per questo motivo sono suddivise in tre grandi gruppi: alghe verdi, alghe brune e alghe rosse

Ciclo vitale delle alghe pluricellulari Nel ciclo vitale delle alghe pluricellulari si alternano una generazione aploide, il gametofito, e una diploide, lo sporofito Il gametofito forma gameti per mitosi; i gameti si uniscono per formare lo zigote dal quale si sviluppa lo sporofito Lo sporofito si accresce per mitosi e produce spore aploidi per meiosi Ciclo vitale di un’alga verde pluricellulare con alternanza di generazioni

Briofite: le prime piante terrestri Le briofite (muschi ed epatiche) sono piante primitive e dipendenti dall’acqua: sono ancorate al terreno tramite rizoidi (che non sono vere e proprie radici), non possiedono tessuti specializzati per la conduzione dell’acqua e necessitano di una pellicola di acqua per la fecondazione Muschi Epatiche

Ciclo vitale delle briofite Nel ciclo vitale delle briofite la piantina verde è il gametofito: la generazione gametofitica prevale su quella sporofitica che è temporanea e meno appariscente sporofito (2n) gametofito (n)

Le piante vascolari Le piante vascolari, che hanno sviluppato sistemi di conduzione dell’acqua e delle sostanze nutritive, sono dette nel loro insieme tracheofite Tutte le tracheofite possiedono un corpo, detto cormo, suddiviso in radici, fusto e foglie, e comprendono un’enorme varietà di forme vegetali suddivise in 2 gruppi: le crittogame, piante senza semi come le felci, che vivono in ambienti umidi le spermatofite, piante con semi, che possono essere suddivise in gimnosperme (tra cui le conifere) e angiosperme, ossia le piante con i fiori

Le felci Le felci: vivono a tutte le latitudini costituendo gran parte della vegetazione del sottobosco presentano vasi conduttori per l’acqua e le sostanze nutritive si riproducono per mezzo di spore racchiuse negli sporangi

Ciclo vitale delle felci Come nei muschi, anche nelle felci i gameti maschili sono flagellati: per raggiungere quelli femminili, essi devono nuotare in un sottile velo d’acqua; per questo motivo, anche le felci sono legate agli ambienti umidi

Le spermatofite Le spermatofite sono le piante meglio adattate alla terraferma: hanno vasi conduttori e sono del tutto indipendenti dall’acqua per la riproduzione Il gamete maschile è contenuto nei granuli di polline e raggiunge quello femminile trasportato dal vento o da altri vettori L’embrione viene protetto e nutrito all’interno del seme Gimnosperme Angiosperme

Le gimnosperme Le attuali gimnosperme sono tutte piante con semi e comprendono quattro gruppi, il più noto dei quali è quello delle conifere Tra le conifere (termine che significa «che portano coni») vi sono i pini, gli abeti, i larici, i cedri del Libano, i cipressi, i ginepri e le sequoie giganti Coni femminili più rotondi e coni maschili più sottili

Ciclo vitale delle gimnosperme Nelle gimnosperme lo sporofito prevale nettamente sul gametofito, che è limitato a poche cellule contenute nei coni maschili e femminili

Il seme delle gimnosperme Il seme è costituito da 3 diversi tipi di cellule: l’embrione, il nuovo sporofito (diploide) le cellule del gametofito femminile (aploide), che hanno funzione nutritiva e circondano l’embrione il tegumento, che si trova all’esterno ed è originato dai tessuti diploidi dell’ovulo

Le angiosperme Le angiosperme sono oggi le piante più diffuse sul nostro pianeta: occupano più del 90% della superficie terrestre in cui sono presenti forme vegetali Comprendono tutti gli alberi a foglie larghe (latifoglie), le erbe dei prati e la maggior parte delle piante coltivate Il grande successo delle angiosperme è dovuto allo sviluppo di due organi speciali: il fiore e il frutto Il loro seme è protetto all’interno del frutto (per esempio il fagiolo in un baccello)

Funzione dei fiori I fiori hanno una funzione di richiamo per gli animali impollinatori. Nei fiori avviene la riproduzione sessuata, si formano i semi e si sviluppano i frutti

Struttura del fiore Il fiore è costituito da un insieme di foglioline modificate, disposte in modo concentrico. L’anello più esterno è formato dai sepali, all’interno dei quali si trovano i petali, gli stami e il carpello

Funzione dei frutti I frutti hanno la funzione di disperdere il seme a una certa distanza dalla pianta d’origine, dove è più facile trovare spazio aperto e luce solare. Nel corso della storia delle angiosperme si è evoluta una grande varietà di frutti adattati a molteplici meccanismi di dispersione dei semi, tra cui i frutti carnosi, mangiati dagli animali, e i frutti alati, dispersi dal vento Pesca, un frutto carnoso Credits: Teodor Ostojic/Shutterstock Samara, il frutto alato dell’acero Credits: Rolf Klebsattel/Shutterstock

Struttura dei frutti Il frutto si sviluppa dalla parete dell’ovario contemporaneamente ai semi che racchiude. In alcuni casi, come nella pera e nella mela, la parte carnosa si sviluppa a partire da altre strutture del fiore

Ciclo vitale delle angiosperme Nelle piante con fiori si ha una doppia fecondazione; il polline contiene due nuclei spermatici: uno feconda la cellula uovo e forma l’embrione, l’altro feconda due nuclei femminili formando l’endosperma triploide, che circonda e nutre l’embrione

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Ciclo vitale delle briofite Le cellule spermatiche sono dotate di un flagello che consente loro di raggiungere i gameti femminili nuotando nella pellicola d’acqua che circonda la piantina

Ciclo vitale delle angiosperme