Per l’insegnante: La presentazione si propone di descrivere: le caratteristiche generali delle piante, che dall’acqua sono passate alla vita sulla terra emersa; la struttura e le funzioni delle radici; la struttura e le funzioni del fusto; la struttura e le funzioni delle foglie. 1

come sono fatte le piante

Per iniziare Come si nutrono le piante? Anche le piante respirano? Per l’insegnante: La discussione iniziale ha lo scopo di verificare le preconoscenze della classe. È importante descrivere gli elementi comuni a tutte le piante: foglie, fusto, fiori, radici, ma anche le differenze tra piante diverse. Si può richiamare la struttura di una cellula vegetale, cercando di sottolineare le caratteristiche che la differenziano dalla cellula animale. Inoltre, si suggerisce di riprendere il significato del termine autotrofo, inteso come organismo in grado di costruirsi da solo il proprio nutrimento. Come sono fatte? 3

Le piante Hanno una straordinaria capacità di adattamento, grazie alla quale sono passate dall’acqua alla vita sulla terraferma. Le piante sono organismi pluricellulari autotrofi. Per l’insegnante: Per evidenziare la vitalità delle piante, si può far riflettere i ragazzi sui continui cambiamenti che esse subiscono con l’alternarsi delle stagioni, ma anche nell’arco della giornata. Oltre a ricordare i germogli che spuntano sui rami dopo l’inverno, si può chiedere loro se hanno mai notato come l’erba, dopo essere stata calpestata, in breve tempo si orienta nuovamente verso il Sole. 4

Dall’acqua alla terraferma Quando le piante hanno iniziato a popolare le terre emerse hanno dovuto modificarsi, sviluppando: strutture di trasporto dell’acqua e delle sostanze nutritive e strutture di sostegno per potersi orientare verso la luce. Per l’insegnante: Le prime piante verdi della Terra hanno avuto origine nell’acqua e solo successivamente hanno colonizzato le terre emerse, raggiungendo anche ambienti sfavorevoli e inospitali, come per esempio i deserti o gli ambienti di alta montagna. Nell’ambiente acquatico la vita per i vegetali non presenta grandi problemi: infatti, ogni singola cellula può assorbire direttamente l’acqua, e ricavare da questa l’anidride carbonica necessaria per svolgere la fotosintesi clorofilliana e l’ossigeno per la respirazione. Nell’acqua i gameti e le spore possono disperdersi o incontrarsi per la fecondazione. In acqua, inoltre, anche un’alga bruna alta trenta metri può galleggiare grazie al sostegno offerto dal liquido. Ne consegue che, per colonizzare la terra ferma, le piante dovevano essere in grado di: ottenere, conservare e distribuire l’acqua; compiere la fecondazione in assenza di acqua, o con poca acqua; essere in grado di sostenere il proprio peso. 5

Gli organi delle piante Gli organi che hanno permesso alle piante di adattarsi alla vita sulla terraferma sono soprattutto: radici fusto foglie Per l’insegnante: A questo punto della lezione, si potrebbe chiedere ai ragazzi di provare a descrivere la struttura di una radice, di una foglia e di un fusto, a partire dalla loro esperienza. Come sono fatte le radici? A che cosa servono? Sono tutte uguali? Perché le foglie hanno forme diverse? Che differenza c’è tra il fusto di una quercia e quello di un tulipano? Hanno la stessa funzione? 6

A che cosa servono le radici Le radici ancorano la pianta al terreno, dal quale assorbono l’acqua e i sali minerali in essa disciolti. ancoraggio Per l’insegnante: I disegni permettono di visualizzare due principali funzioni svolte dalle radici. La radice costituisce, in genere, la parte sotterranea della pianta; la sua principale funzione è l’assorbimento dell’acqua e dei sali minerali, che formano la linfa grezza indispensabile per la vita dell’intera pianta. Un’altra funzione molto importante della radice è quella di ancorare la pianta al suolo, impedendo che venga abbattuta dal vento. assorbimento 7

Come sono fatte le radici Nelle radici si distinguono tre parti principali: l’apice radicale, una zona di accrescimento e una zona di assorbimento, ricca di peli radicali. Per l’insegnante: Il disegno permette di soffermarsi sulla struttura di una radice. La parte terminale, l’apice, ha la funzione di allungare continuamente la radice producendo sempre nuove cellule e permettendole di penetrare nel terreno; all’estremità dell’apice c’è la cuffia, che svolge una funzione protettiva. A ridosso dell’apice c’è una zona di accrescimento, nella quale le cellule si distendono, e subito sopra vi è una zona di assorbimento, ricca di peli radicali, che hanno lo scopo di aumentare la superficie di assorbimento dell’acqua e dei sali minerali. 8

Si distinguono due grandi gruppi: Radici di forme diverse Nelle diverse specie vegetali, le radici hanno forme diverse, adatte a specifiche condizioni ambientali. Si distinguono due grandi gruppi: Per l’insegnante: Le radici fascicolate sono composte da numerosi rami di uguali dimensioni, che si ramificano alla base e si allargano a ventaglio nel terreno. Radici di questo tipo sono proprie di molte piante erbacee, come per esempio i cereali; in esse la funzione di assorbimento prevale su quella di sostegno. Le radici a fittone sono formate da un asse principale che si sviluppa verso il basso, dal quale partono numerose radici secondarie più piccole. Sono tipiche di molti alberi ad alto fusto, perché si spingono molto in profondità permettendo un miglior ancoraggio al suolo. radici fascicolate radici a fittone 9

Radici particolari: avventizie Le radici avventizie si sviluppano sui fusti o sulle foglie. Per l’insegnante: Le radici avventizie si sviluppano lungo i fusti o sulle foglie; queste radici permettono a certe piante rampicanti, come l’edera, di crescere lungo i muri o i tronchi di alberi. Possono nascere anche nelle cicatrici delle vecchie ferite delle piante. 10

Radici particolari: tuberose Le radici tuberose rappresentano per la pianta una riserva di sostanze nutritive. Per l’insegnante: Le radici tuberose svolgono prevalentemente una funzione di riserva delle sostanze nutritive, che vengono utilizzate in caso di necessità. Presentano dei rigonfiamenti nei quali le sostanze di riserva vengono immagazzinate; carote, barbabietole, rape e ravanelli hanno questo tipo di radici. 11

Radici particolari: aeree Le radici aeree assorbono l’umidità dall’aria, invece che l’acqua dal terreno. Per l’insegnante: Le radici aeree sono un particolare tipo di radici avventizie che pendono direttamente dalle parti esterne della pianta. Sono presenti nelle orchidee e in altre piante che vivono nelle foreste pluviali. In questo ambiente, infatti, l’aria contiene una percentuale di umidità così elevata, che le piante riescono ad assorbirla direttamente grazie a questo tipo di radici. A volte raggiungono il terreno e, con il passare del tempo, arrivano ad avere dimensioni così considerevoli tanto da essere chiamate radici colonnari. Le mangrovie, che crescono nei terreni paludosi o lungo le coste del mare, emettono radici o ramificazioni che si sviluppano verso l’alto fino a emergere dall’acqua. In questo modo possono assorbire dall’aria l’ossigeno, molto scarso in quei tipi di terreno. 12

A che cosa serve il fusto Il fusto collega le radici alle foglie, trasporta la linfa e sostiene l’intera pianta. Per l’insegnante: Prima di descrivere la struttura del fusto, si può specificare la differenza tra linfa grezza e linfa elaborata. La linfa grezza è costituita da una soluzione di acqua e sali minerali, viene trasportata all’interno dei vasi legnosi dalle radici verso le foglie. La linfa elaborata, invece, è una soluzione composta da acqua e sostanze nutritive prodotte nella fotosintesi, e viene trasportata nei vasi cribrosi dalle foglie a tutto il resto della pianta. 13

Come è fatto il fusto Il fusto delle piante è costituito da: midollo, legno, cambio, libro e corteccia. Per l’insegnante: Il disegno permette di esaminare la struttura interna di un fusto. Il fusto costituisce, insieme alle foglie, la parte della pianta che normalmente cresce al di sopra del terreno e svolge funzioni di sostegno e di collegamento tra le varie parti della pianta, permettendo così il trasporto della linfa grezza dalle radici alle foglie e della linfa elaborata dalle foglie alle radici. Può inoltre avere anche funzioni di riserva, immagazzinando sostanze nutritive per la pianta. 14

Fusti di diversa consistenza erbacei legnosi distinti in: succulenti Per l’insegnante: Il fusto erbaceo, detto anche stelo, è tipico delle erbe dei campi e delle praterie; è di piccole dimensioni, flessibile e di colore verde perché contenente clorofilla. Può essere anche rigido e cavo all’interno; in questo caso viene chiamato culmo; questo tipo di fusto è caratteristico delle graminacee come il frumento. Il fusto legnoso è molto più resistente e robusto di quello erbaceo. Il tronco, o fusto arboreo, è legnoso e formato da un asse principale dal quale, a partire da una certa altezza, dipartono numerosi rami; è tipico degli alberi ad alto fusto che compongono i boschi e le foreste di tutto il mondo. Il fusto arbustivo, proprio dei cespugli, è anch’esso resistente, ma basso e ramificato fin dalla base; è tipico della macchia mediterranea e delle steppe; esempi di arbusti sono il nocciolo, il mirto, il biancospino e il lentisco. Nei suffrutici, come la rosa, il rododendro, la lavanda e il rosmarino, i rami hanno una consistenza legnosa alla base della pianta, mentre sono verdi e flessibili nella parte alta. I fusti succulenti appartengono a piante che si sono adattate a vivere in condizioni ambientali molto sfavorevoli, per esempio dove il clima è molto secco e arido. Hanno la capacità di accumulare al loro interno grandi riserve di acqua e sostanze nutritive, e sono verdi perché svolgono la fotosintesi. Hanno i fusti succulenti le varie specie di cactus. alberi arbusti suffrutici 15

Fusti con diverso portamento sotterranei, distinti in: bulbi, tuberi e rizomi stoloni volubili rampicanti Per l’insegnante: I fusti rampicanti, caratteristici della vite, dell’edera, del glicine, sono in grado di aderire alle pareti grazie a radici o altri organi specializzati. I fusti volubili crescono avvolgendosi attorno a un sostegno. Gli stoloni sono fusti a crescita orizzontale sul terreno. I fusti sotterranei crescono sottoterra, accumulando al loro interno sostanze di riserva. Possono essere di tre tipi diversi: bulbi, tipici di piante come la cipolla, ma anche di piante da giardino come i narcisi e i giacinti; tuberi come la patata; rizomi (nella canna, nell’iris e nell’anemone). 16

A che cosa servono le foglie Le foglie sono organi fondamentali per le piante. In esse si svolgono le più importanti funzioni vitali: fotosintesi, respirazione traspirazione. Per l’insegnante: Le foglie svolgono un compito fondamentale per la vita della pianta: trasformano le sostanze inorganiche in sostanze organiche, assicurando così il nutrimento alle cellule di tutta la pianta. Si suggerisce di chiedere ai ragazzi se, secondo loro, esiste una relazione tra le funzioni svolte dalle foglie e la loro forma: perché alcune piante hanno foglie molto grandi, mentre altre sono piccole come aghi? In genere, le foglie aghiformi rispondono all’esigenza di contenere la traspirazione. Quando sono ridotte a spine, perdono la funzione fotosintetica, che in questo caso viene svolta dai fusti. 17

Come sono fatte le foglie Sono formate da una lamina fogliare, da un picciolo, da una nervatura centrale e da nervature secondarie. Per l’insegnante: Il disegno permette di soffermarsi in modo più approfondito sulla struttura della foglia. In ogni pianta sono presenti numerose foglie, normalmente attaccate al ramo tramite il picciolo. In alcuni casi, il picciolo presenta alla base piccole foglie chiamate stipole; in altri casi può allungarsi fino ad avvolgere il fusto, formando la cosiddetta guaina. Le nervature che si possono vedere sulle foglie sono piccoli canali collegati ai vasi conduttori del fusto e dei rami e servono per il trasporto della linfa. Nella lamina fogliare si possono distinguere una superficie, o pagina, superiore più esposta alla luce, e una pagina inferiore più riparata dai raggi solari. La pagina superiore è di solito di colore più scuro, perché più ricca di cloroplasti, e più liscia perché ricoperta da una cuticola impermeabile. La pagina inferiore, invece, di colore più chiaro, è più ruvida per la presenza di piccole aperture, gli stomi, attraverso i quali avvengono gli scambi con l’esterno di ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo. Lo strato centrale compreso tra le due pagine è formato da un tessuto a palizzata, così chiamato per la caratteristica disposizione delle cellule, che sono molto ricche di cloroplasti, e da un tessuto lacunoso caratterizzato dalla presenza di ampi spazi per la circolazione dei gas. 18

Fotosintesi Attraverso la fotosintesi clorofilliana le piante trasformano semplici sostanze inorganiche in complesse sostanze organiche, utilizzando la luce solare come fonte di energia. Per l’insegnante: La fotosintesi clorofilliana è una reazione chimica resa possibile dalla clorofilla, un pigmento di colore verde presente nei cloroplasti e in grado di catturare l’energia luminosa. Il processo fotosintetico è svolto prevalentemente dal tessuto a palizzata, ricco di cloroplasti e posto immediatamente sotto la pagina superiore della lamina fogliare. I prodotti finali della fotosintesi sono il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio, che viene trasportato a tutta la pianta attraverso i vasi del libro, e l’ossigeno, che viene liberato all’esterno. Il glucosio in parte viene utilizzato per ottenere l’energia necessaria per svolgere le diverse funzioni delle cellule, in parte viene immagazzinato sotto forma di amido, oppure viene utilizzato per costruire la cellulosa, componente fondamentale della parete cellulare. Nella fotosintesi i composti iniziali per produrre il glucosio sono l’acqua e l’anidride carbonica. L’acqua viene assorbita dalle radici e trasportata alle foglie attraverso i vasi legnosi, l’anidride carbonica viene assorbita direttamente dalle foglie attraverso gli stomi, e l’energia viene ricavata dalla luce che viene catturata dalla clorofilla. 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 luce 19

Respirazione Anche le piante respirano, utilizzando l’ossigeno atmosferico e producendo anidride carbonica. Per l’insegnante: Attraverso il processo della respirazione, le piante assorbono l’ossigeno dall’atmosfera e lo utilizzano per bruciare il glucosio, producendo così energia. L’ossigeno entra attraverso gli stomi, concentrati sulla pagina inferiore della foglia, e arriva nel tessuto lacunoso posto immediatamente sopra; la presenza di ampi spazi vuoti in questo tessuto permette all’aria di circolare e raggiungere facilmente le altre cellule della foglia. La respirazione non si interrompe mai, a differenza della fotosintesi che si interrompe durante le ore notturne quando non c’è più luce. 20

Traspirazione Attraverso la traspirazione le piante liberano sotto forma di vapore acqueo l’acqua assorbita e non utilizzata. Per l’insegnante: Il processo della traspirazione consiste nell’evaporazione dell’acqua attraverso gli stomi per opera del calore del Sole. Potrebbe essere utile ricordare che gli stomi sono aperture regolabili dalle quali entra l’ossigeno per la respirazione, l’anidride carbonica per la fotosintesi e fuoriesce l’acqua sotto forma di vapore acqueo. La pianta, a seconda delle sue esigenze e delle condizioni climatiche, tiene gli stomi aperti o chiusi. Per esempio, quando l’acqua nel terreno scarseggia o le temperature sono troppo elevate, gli stomi vengono chiusi per limitare al massimo la traspirazione. 21

Riflettiamo insieme In quale modo le piante si sono adattate alla vita sulle terre emerse? Perché esistono radici di forme diverse? Per l’insegnante: La discussione ha lo scopo di porre in rilievo alcune caratteristiche fondamentali delle piante. L’obiettivo non è dunque verificare l’acquisizione delle conoscenze trasmesse nel corso della lezione. Di seguito si fornisce una traccia delle possibili risposte ai quesiti della slide. In quale modo le piante si sono adattate alla vita sulle terre emerse? La piante passando dall’ambiente acquatico alla vita sulla terraferma hanno dovuto modificare la loro struttura sia interna che esterna. Infatti, hanno sviluppato un sistema di trasporto per l’acqua e le sostanze nutritive, e un sistema di sostegno per orientarsi verso la luce, fonte di energia per la fotosintesi. Perché esistono radici di forme diverse? In natura esistono diversi tipi di radici a seconda del tipo di pianta a cui appartengono e a seconda del tipo di funzione che svolgono. Per esempio, gli alberi ad alto fusto, come le querce, hanno un apparato radicale diverso da quello dell’edera. I primi hanno bisogno di radici che li ancorino con forza al terreno, mentre l’edera ha bisogno di radici che le permettano di crescere sui muri o sui tronchi di altri alberi. La fotosintesi è un processo che si svolge anche durante la notte? La fotosintesi è un processo che avviene solo durante il giorno perché utilizza come fonte di energia la luce del sole. La fotosintesi è un processo che si svolge anche durante la notte? 22