IL REGNO DELLE PIANTE Classificazione Appartengono a questo regno organismi: 1. Eucarioti cellula con nucleo 2. Pluricellulari organismi complessi 3. Autotrofi REGNO VERDE eseguono la fotosintesi Classificazione Questo regno è organizzato in divisioni: 1. Alghe: organismi poco evoluti legati all’ acqua 2. Briofite: organismi leggermente più evoluti e mediamente legati all’ acqua (ambiente molto umido) 3. Tracheofite: piante terrestri più evolute con radice, fusto e foglie. Classificazione •Piante senza fiori •Piante con fiori La radice Il fusto La foglia Il fiore I frutti e i semi PIANTE Acquatiche Terrestri Senza vasi conduttori ALGHE Con vasi conduttori Con semi Senza semi verdi rosse brune Briofite SPERMATOFITE Senza fiore Pteridofite Con fiore e frutto gimnosperme angiosperme EVOLUZIONE DELLE PIANTE Le piante nella loro evoluzione passano a colonizzare le terre emerse sviluppando nuove strutture cellulari, sviluppano cioè adattamenti morfologici per la sopravvivenza al nuovo ambiente (terrestre) PIANTE SEMPLICI Milioni di anni fa esistevano sulla Terra soltanto piante senza fiori e senza frutti, sono le cosiddette piante semplici: • Alghe • Briofite ALGHE Piante meno evolute legate all’ acqua (marine o acque dolci). • Il loro corpo è chiamato tallo ed è costituito da cellule tutte uguali non organizzate in tessuti. • Non è presente una struttura con funzione di radice, nè un fusto o le foglie. TALLO BRIOFITE Le briofite sono piante antiche, che si originarono da alghe verdi che riuscirono ad adattarsi alla terraferma. Le briofite rappresentano l'anello di congiunzione fra piante acquatiche e terrestri, la loro vita si svolge in parte in ambiente acquatico e MUSCHIO in parte in ambiente terrestre. EPATICA Prime piante ad aver colonizzato le terre emerse pur rimanendo legate ancora all’ acqua per la riproduzione. Vivono infatti in ambienti estremamente umidi. • Ancora non è presente una vera radice, fusto e foglie anche se c’è un accenno alla organizzazione in tessuti, non avendo vasi conduttori assorbono l’acqua per imbibizione, come una spugna. • E’ presente infatti una primitiva radice detta rizoide • Si suddividono in muschi ed epatiche CICLO VITALE DEI MUSCHI TRACHEOFITE Si suddividono in: 1. PTERIDOFITE: licopodi e felci FELCI EQUISETO LICOPODI ( Selaginella dentellata ) 1. SPERMATOFITE: piante superiori che si riproducono con seme che a loro volta si suddividono in Gimnosperme Piante con seme «nudo» (la pigna) Angiosperme Piante con fiore e frutto PTERIDOFITE Le pteridofite sono state le prime piante a ben adattarsi alla vita sulla terraferma. Un tempo erano grandi come alberi mentre oggi sono di dimensioni molto ridotte. PTERIDOFITE • Sono le prime piante ad avere radice, fusto e foglie. • Si riproducono a cicli alterni per via asessuata attraverso le spore, e per via sessuata attraverso gameti. • Legate ad ambienti umidi, prediligono il sottobosco. EQUISETO FELCI LICOPODI ( Selaginella dentellata ) Struttura pteridofite PTERIDOFITE Le pteridofite hanno: •Radici per ancorarsi al suolo e per l’assorbimento dell’acqua. •Fusto con canali interni. •Foglie per la fotosintesi •Cellule con pareti cellulari contenenti la lignina adatte per sostenere la pianta. CICLO VITALE PTERIDOFITE Solo per la riproduzione vi è una dipendenza dall’acqua. SPERMATOFITE gimnosperme • Sono le piante superiori che per riprodursi hanno sviluppato il seme. • Si suddividono in gimnosperme che non hanno frutto, ma una pigna che contiene i semi e angiosperme che hanno il fiore ed il seme protetto da un frutto. angiosperme Tracheofite • Prendono il nome anche di CORMOFITE, cioè piante con il Cormo cioè il corpo suddiviso in • Foglie • Fusto • Radice Le tracheofite più evolute hanno questi tre organi, ognuno specializzato in una particolare funzione. Tracheofite spermatofite GIMNOSPERME «Piante con seme nudo», queste piante non hanno veri fiori ma strutture riproduttive chiamate pigna o cono simile ad un fiore primitivo , queste piante vengono chiamate conifere o aghiformi. STRUTTURA RIPRODUTTIVA GIMNOSPERME Nel cono maschile ogni squama porta una specie di sacca contenente il polline struttura struttura CICLO RIPRODUTTIVO GIMNOSPERME PRINCIPALI SPECIE DI GIMNOSPERME FORME FOGLIE AGHIFORMI Tracheofite spermatofite ANGIOSPERME ANGIOSPERME letteralmente significa «piante con seme protetto», così chiamate perché il seme è contenuto nel frutto. Distinguiamo: ANGIOSPERME MONOCOTILEDONI ANGIOSPERME DICOTILEDONI ANGIOSPERME MONOCOTILEDONI ANGIOSPERME DICOTILEDONI DIFFERENZE MORFOLOGICHE MONOCOTILEDONI E DICOTILEDONI Principali differenze morfologiche tra gimnosperme e angiosperme STRUTTURA E MORFOLOGIA DI UNA PIANTA SUPERIORE Le piante complesse sono dunque caratterizzate dalla presenza di: •Radice •Fusto •Foglie •Fiore •Seme LA RADICE FUNZIONI della RADICE: • Assorbimento: la radice è in grado si assorbire acqua e sali minerali dal terreno, l’insieme di queste sostanze forma la linfa grezza. • Sostegno: la radice fissa la pianta al terreno. • Riserva : formata in gran parte da parenchima di riserva è il principale organo di accumulo delle sostanze prodotte dalla fotosintesi MORFOLOGIA DELLA RADICE La zona intermedia è responsabile della crescita della radice verso il basso La cuffia è la parte terminale della radice; esercita un’azione protettiva sulla radice durante la sua penetrazione nel suolo Attraverso i peli radicali avviene l’assorbimento dell’acqua e dei sali minerali • La zona apicale, che sulla punta, è in continuo accrescimento perché fatta da cellule giovani in grado di riprodursi in continuazione e determinando l’allungamento della radice. • La cuffia facilita la penetrazione nel terreno dell’apice radicale, protegendolo dallo sfregamento. • La zona di accrescimento è liscia e formata da cellule che si allungano e aumentano di volume. • La zona di assorbimento è ricca di peli radicali, il cui compito è assorbire l’acqua e i sali minerali dal terreno. Questi peli, sono minuscole piccole sporgenze, che aumentano enormemente la superficie assorbente della radice.L’assorbimento dei peli avviene tramite il meccanismo dell’osmosi • Il colletto è la parte di raccordo con il fusto. MORFOLOGIA DELLA RADICE • Zona Apice protetta dalla Cuffia • Zona di allungamento o accrescimento • Zona di assorbimento con i peli radicali • Colletto ANATOMIA DELLA RADICE • tessuto epidermico • corteccia radicale; • cilindro centrale con il tessuto conduttore • midollo • Tutte le cellule della radice sono rivestite dalla membrana e dalla parete cellulare, che contiene la cellulosa. • Inoltre nelle parti legnose è presente anche la lignina, una sostanza ancora più resistente. All’interno della radice troviamo: • il tessuto epidermico: è lo strato di cellule che ricopre la radice e che forma i peli radicali e la • corteccia radicale; • il tessuto conduttore: è formato da cellule disposte in fila che formano piccoli tubicini, i vasi conduttori. I vasi conduttori possono essere: • vasi legnosi (cellule con lignina), che per capillarità permettono alla linfa grezza di salire al fusto alle foglie • vasi cribrosi (cellule prive di lignina) che lasciano passare la linfa elaborata dalle foglie MORFOLOGIA DI UNA PIANTA PELI RADICALI Peli radicali visti al microscopio elettronico a scansione (SEM) COME FA’ LA RADICE AD ASSORBIRE L’ACQUA DAL TERRENO LINFA GREZZA + Sali = LINFA GREZZA Forme delle radici A tubero Fittone Avventizie o aggrappanti Fascicolate Forme delle radici più comuni • A fittone: da una radice principale si sviluppano radici più piccole (es. carota, fagiolo). • Fascicolate: tante radici secondarie tutte uguali tra loro (es. frumento). • Avventizie: alcune piante, oltre alle normali radici; emettono lungo il fusto altre radici che non affondano nel terreno. Esse servono per arrampicarsi sui muri e sui tronchi degli alberi (es. edera). • A tubero: la radice diventa un deposito di sostanze nutrienti (es. patata). ….altre forme Radici utili all’uomo Fin dalla preistoria l’uomo ha imparato a sfruttare le radici dei vegetali per la propria alimentazione. Ad esempio oggi coltiviamo in modo industriale: • la barbabietola per estrarre lo zucchero da tavola; • rape e rapanelli sono usate per consumo fresco • rabarbaro da cui si ottengono sostanze utili come digestivi IL FUSTO ll fusto è l'organo fondamentale delle piante vascolari, nasce dal prolungamento della radice, generalmente porta rami, foglie e gemme che nascono in zone precise, chiamate nodi, e che sono separate da spazi detti internodi. Il fusto mette in comunicazione le radici con le foglie. Nel suo interno corrono lunghi canali attraverso i quali circolano i liquidi. IL FUSTO Il fusto è percorso da due tipi di vasi: • I vasi legnosi o vasi della linfa grezza. Sono formati da cellule morte, quindi vuote al loro interno. • I vasi cribrosi o canali della linfa elaborata. Sono formate da cellule allungate, sovrapposte con pareti bucherellate LE FUNZIONI DEL FUSTO • Trasporto: Il trasporto della linfa grezza nella pianta è assicurato dal fusto. • Sostegno: garantisce alle foglie la massima esposizione alla luce per svolgere la funzione di fotosintesi. • Riserva : in alcuni casi il fusto si modifica per svolgere funzioni di riserva. Es. nel cactus il fusto funge da riserva di acqua, o nella patata dove il fusto diventa sotterraneo e si ingrossa per fare da riserva di amido Morfologia • Gemma Apice • Zona di differenziazione • Zona a struttura primaria • Zona a struttura secondaria (non esiste nelle piante erbacee) Anatomia • Epiderma • Corteccia • Cilindro centrale • Legno con i vasi legnosi • Libro con i vasi cribrosi • Cambio • Midollo IL FUSTO Sezione del tronco Sezionando trasversalmente un fusto si riconoscono, diversi strati che dall’esterno all’interno sono: • L’epidermide: che ricopre il fusto e serve a proteggerlo • La corteccia: che avvolge il fusto e lo protegge da parassiti e agenti atmosferici (essa può essere molto sviluppata e forma il sughero) • Il cilindro centrale:in cui si trova immerso il sistema vascolare della pianta, formato verso l’esterno dai vasi cribrosi (libro o floema) e verso l’interno dai vasi legnosi (legno o xilema); • Il midollo: al centro del fusto, che ha la funzione di immagazzinare le sostanze di riserva per la pianta. In esso sono depositati gli alimenti non utilizzati, cioè una specie di dispensa alla quale la pianta attinge nei periodi di carestia. • Il cambio: è un tessuto che si trova tra il libro e il legno. Questo tessuto si riproduce ogni anno e permette la crescita in grossezza del fusto, producendo verso l’esterno nuovi vasi cribrosi e verso l’interno nuovi vasi legnosi. ANELLI DI ACCRESCIMENTO FUSTO LEGNOSO ANELLI DI ACCRESCIMENTO FUSTO LEGNOSO • La crescita in grossezza del fusto crea una successione di anelli ben marcati, dal numero di questi anelli è possibile stabilire l’età della pianta. Gli anelli più larghi sono stati prodotti in annate buone e calde, quelli più stretti in annate fredde e di carestia. Quindi sono anche buoni indicatori dell’andamento climatico di una certa zona. • • • • • • • • Le piante più longeve sono quelle ad alto fusto: olmo 400 anni faggio 500 anni noce 900 anni castagno 1100 anni tiglio 1200 anni ulivo 2000 anni tasso 3000 anni sequoia 3500 anni Gli alberi sono caratterizzati da due parti detti sistemi: Il sistema aereo (che emerge dal terreno) Il sistema radicale (che si dirama sottoterra) Come fa una pianta a diventare albero? • Il sistema aereo della pianta cresce sia in altezza sia in larghezza • Il sistema radicale si sviluppa sia in lunghezza sia in larghezza sotto il terreno per sostenere la pianta e mantenerla ben ancorata • La crescita in altezza o lunghezza prende il nome di accrescimento primario • L’ingrossamento in larghezza detto accrescimento secondario viene Forme di fusti più comuni Esistono vari tipi di fusto, che si distinguono in base a differenti criteri: • IN BASE ALLA CONSISTENZA • IN BASE AL PORTAMENTO • SE SOTTERRANEO • IN BASE ALLA FORMA In base alla CONSISTENZA Fusto erbaceo: Tenero e di colore verde; prende il nome di stelo Fusto succulento: Ricco di acqua, tipico delle piante che vivono in zone aride (piante grasse) Fusto legnoso: Robusto e generalmente di colore marrone In base alla CONSISTENZA In base alla FORMA •Fusto Arboreo: le ramificazioni partono da una certa altezza del fusto (Quercia) •Fusto Stipite (Palma) •Fusto Arbustivo: le ramificazioni partano dalla base del fusto (Rosmarino, nocciolo) In base alla FORMA • IN BASE AL PORTAMENTO • SE SOTTERRANEO a) Tubero: (Patata) b) Rizoma: (Iris) c) Bulbo: (Tulipano) 1. Fusto Volatile (Fagiolo) 2. Fusto Rampicante (Edera) 3. Fusto Orizzontale o stelone (Fragola) c 3 a b 1 2 FUSTO SOTTERRANEO TIPO DI FUSTO NON SOTTERRANEO E CON PORTAMENTO SPECIFICO FUSTI MODIFICATI ACCRESCIMENTO DEL FUSTO La crescita in lunghezza del fusto avviene verso l’alto, “dalla punta”, o meglio dalla gemma apicale. LA FOGLIA La foglia si sviluppa come un'appendice laterale di rami e fusti ed è deputata alla trasformazione dell'energia raccolta nell'ambiente esterno e alla sintesi delle sostanze nutritive. LE FUNZIONI DELLA FOGLIA Per una pianta deve nutrirsi, respirare, distribuire le sostanze nelle sue varie parti e regolare quindi l’acqua contenuta nel proprio corpo. Questo avviene soprattutto grazie alle funzioni che si verificano nelle foglie: • Fotosintesi clorofilliana • Traspirazione • Respirazione Morfologia della foglia • La lamina o lembo • Apice • Margine • Base • Nervatura primaria • Nervatura secondaria • Il Picciolo • La Guaina La foglia propriamente detta, o normofillo, consta di tre parti: • La guaina è la parte basale, più o meno slargata, della foglia, che abbraccia parzialmente o totalmente il ramo; • il picciolo è la parte allungata che unisce la guaina al lembo; • il lembo o lamina fogliare infine è la porzione laminare della foglia e presenta due facce: la pagina superiore (rivolta verso l’alto e di colore verde scuro) e la pagina inferiore (rivolta verso il basso e di colore verde chiaro) e tre regioni: la base, l'apice e il margine. La lamina fogliare è percorsa in tutta la sua estensione dalle nervature, che sono fasci conduttori, formati da legno e da cribro, direttamente raccordati con quelli che percorrono il fusto. Attraverso la porzione legnosa delle singole nervature giungono alla foglia l'acqua e i sali minerali assorbiti dalla radice; attraverso la porzione cribrosa vengono distribuite, nelle varie parti della pianta, le soluzioni zuccherine (linfa elaborata) prodotte nella foglia in seguito alla fotosintesi. Nelle foglie a simmetria dorso-ventrale si distingue una nervatura principale, o mediana, da cui si dipartono, su entrambi i lati, nervature secondarie più piccole; queste a loro volta possono dare origine a nervature terziarie e così via, in modo che si viene a formare una fitta rete di tessuti conduttori che percorre tutta la lamina. Sezione della foglia ANATOMIA DELLA FOGLIA • Cuticola • Epidermide superiore • Tessuto a palizzata • Con i cloroplasti • Tessuto lacunoso • Epidermide inferiore • Con gli stomi LO STOMA E LE CELLULE GUARDIA Gli stomi sono piccole aperture delimitate da cellule particolari a forma di bocca (cellule di guardia), che regolano il diametro dello stoma, consentendo gli scambi gassosi tra l’atmosfera esterna e le cellule della foglia. APERTURA STOMALE La fotosintesi FASE LUMINOSA: la luce del sole viene catturata con la clorofilla e viene usata per separare le molecole d’acqua assorbita dal terreno in idrogeno e ossigeno. L’ossigeno viene subito liberato nell’aria. FASE OSCURA: si svolge di notte (senza la luce) e l’idrogeno viene unito alle molecole di anidride carbonica e si forma il glucosio (molecola energetica per la pianta) La traspirazione Attraverso la traspirazione le piante liberano sotto forma di vapore acqueo l’acqua assorbita e non utilizzata Evapotraspirazione IL MOVIMENTO DELL’ACQUA ATTRAVERSO LA PIANTA L’acqua persa per traspirazione dalle foglie produce un effetto di “aspirazione” dell’acqua provocandone la risalita dalle radici. Classificazione delle foglie Le foglie si distinguono in base alle forma diverse forme che possono essere le sue parti: La FORMA dalla foglia è il suo aspetto esteriore, determinata dal contorno che ne delimita la superficie. DIGITATA. ELLITTICA. BIPENNATA. PALMATA. LINEARE. LOBATA. OVATA. Il MARGINE dalla foglia è il bordo che la delimita. SEGHETTATO. SINUATO. DENTELLATO. CRENATO. LISCIO. LOBATO. Le nervature della foglia possono essere disposte in modo diverso • penninervia: nervatura centrale che si divide in secondarie, terziarie,.. • palminervia: ricorda il palmo della mano (3,5,7,9 punte) • parallelinervia le nervature sono tutte principali e parallele …Forma, margine,nervature L’ACQUA nella PIANTA . Assorbimento a livello della radice: peli radicali e osmosi . Trasporto acqua a livello del fusto: coesione molecole acqua . Perdita molecole d’acqua: foglia e traspirazione LA RIPRODUZIONE DELLE PIANTE Gli esseri viventi possono riprodursi per: VIA SESSUATA (o gamica): i figli sono generati dalla fusione di due cellule (gameti) provenienti da due individui di sesso diverso VIA ASESSUATA (o agamica) ( o vegetativa): i figli sono prodotti da un unico individuo La via asessuata è molto diffusa nel Regno vegetale: • I fusti sotterranei (bulbi, rizomi, tuberi) generano nuove piantine • Piante erbacee (fragola) generano nuovi individui per propagazione di stoloni • Giovani germogli (polloni) si sviluppano dalla base del fusto di platani e tigli • Nuove piantine si sviluppano da rami di salici caduti a terra. Significato di agamica: a = senza gamica = unione LA RIPRODUZIONE SESSUATA DELLE PIANTE CON FIORE La riproduzione delle piante con i fiori avviene attraverso le seguenti tappe, che rappresentano il loro ciclo vitale L’impollinazione La fecondazione Lo sviluppo del seme e del frutto La disseminazione La germinazione LA RIPRODUZIONE ASESSUATA DELLE PIANTE La riproduzione asessuata che produce individui geneticamente identici, viene condotta anche artificialmente dai coltivatori attraverso: (b) La margotta (a) La talea (b) La propaggine (c) (d) (a) (c) (d) IL FIORE Le piante terrestri per riprodursi sessualmente, in un ambiente aereo, hanno evoluto una struttura specializzata: il fiore, un ambiente chiuso e riparato dal disseccamento, adatto per la fecondazione. IL FIORE Il fiore è l’apparato riproduttore delle angiosperme o fanerogame. Il fiore delle angiosperme Le piante superiori hanno una riproduzione sessuale: il pistillo è l’organo riproduttivo femminile, lo stame quello maschile. Se il fiore porta entrambi i sessi si dice ermafrodita. Queste parti centrali sono circondate da parti protettive: i petali colorati che formano la corolla e i sepali verdi che formano il calice. Il tutto è sostenuto dal peduncolo. Struttura del fiore OVARIO OVULO RICETTACOLO PEDUNCOLO Struttura del fiore Struttura del fiore Il fiore delle angiosperme Il fiore tipico delle angiosperme presenta al centro un organo cavo a forma di bottiglia, il pistillo, circondato da numerosi filamenti che terminano con una parte ingrossata (antera), gli stami. PISTILLO = organo riproduttore femminile STAMI = organo riproduttore maschile Il fiore delle angiosperme: Il pistillo ha una forma a bottiglia, presenta una parte allargata verso il basso (l’ovario) un collo più o meno allungato (lo stilo) e una parte terminale appiattita e appiccicosa (lo stimma) • L’ovario contiene gli ovuli Il fiore delle angiosperme: Gli stami si compongono di un lungo filamento e di una parte ingrossata, formata da due sacchette affiancate, le antere. • Antera + filamento = stame • Antere contengono il Polline L’IMPOLLINAZIONE L’impollinazione è il trasporto del polline dagli organi maschili agli organi femminili. Impollinazione zoogama Polline trasportato dall’acqua Impollinazione idrogama Impollinazione anemogama L’IMPOLLINAZIONE In alcuni fiori come ad esempio la salvia sono presenti meccanismi particolari per il trasporto del polline da parte degli insetti: impollinazione entomogama L’IMPOLLINAZIONE LA FECONDAZIONE La fecondazione avviene nell’ovario, precisamente nell’ovulo, che contiene il gamete femminile. Al momento della riproduzione dalle antere esce il polline che posandosi sullo stimma forma un prolungamento, il tubetto pollinico, che scende lungo lo stilo giungendo fino all’ovulo. LA FECONDAZIONE Dalla fecondazione si forma lo zigote che si moltiplica originando il piccolo embrione. A questo punto l’ovulo si è trasformato in seme, organo che protegge e nutre l’embrione. LA FECONDAZIONE Il seme è costituito anche da sostanze di riserva e da un rivestimento esterno, il tegumento. PLUMULA RADICHETTA PLUMULA: germoglio Dal seme al frutto L’ovario in cui si è sviluppato il seme, si gonfia e diventa il frutto. I frutti che derivano dall’ingrossamento dell’ovario sono detti veri frutti, per distinguerli dai falsi frutti che si sviluppano invece da altri parti del fiore (ex: dal ricettacolo come nel caso della mela) VERI FRUTTI E FALSI FRUTTI Frutti e semi A cosa serve il frutto? A proteggere il seme e a garantirne la dispersione nell’ambiente, non troppo vicino alla pianta madre. Vi sono vari tipi di frutto, i più comuni sono quelli carnosi. DISSEMINAZIONE DEL SEME I frutti carnosi hanno una polpa zuccherina che attrae gli animali. Gli animali che se ne nutrono espellono poi i semi lontano da dove li hanno ingeriti. Ci sono anche i frutti secchi, di dimensioni minori di quelli carnosi, che vengono trasportati in diversi modi. Disseminazione zoofila Le noci di cocco sono dei frutti carnosi che si affidano all’acqua per la loro disseminazione. Disseminazione idrofila Disseminazione anemofila LA GERMINAZIONE Quando il seme è maturo e cade al suolo e trova le condizioni adatte di temperatura e umidità, germina. Il seme si gonfia d’acqua, consuma le sue riserve alimentari e lascia spuntare la nuova pianta. LA GERMINAZIONE In alcuni semi di angiosperme le sostanze di riserva passano all’embrione attraverso due cotiledoni, per questo sono chiamate piante dicotiledoni. In altri semi delle angiosperme, come quelle del granturco, vi è un solo cotiledone; queste piante sono dette monocotiledoni. Seme e Germinazione