Il passaggio dall'acqua alla terra e l'evoluzione delle piante

Problemi risolti dalle piante nell'evoluzione

Il passaggio dall'acqua alla terra ha posto alcuni problemi che sono stati risolti dalle piante nel corso della loro evoluzione.

Strutture riproduttive e fotosintesi

Plant Reproductive structures, as in flowers, contain spores and gametes Leaf performs photosynthesis Cuticle covering leaves and stems reduces water loss; stomata in leaves allow gas exchange Stem supports plant and may perform photosynthesis Surrounding water supports alga Alga Roots anchor plant; absorb water and minerals from the soil Whole alga performs photosynthesis; absorbs water, CO2, and minerals from the water Holdfast anchors alga Copyright @ 2005 Pearson Education, Inc. Publishing as Benjamin Cummings

1. Disponibilità di acqua e rischio dell'essiccamento. Un'alga ha una disponibilità di acqua praticamente illimitata; l'acqua e i minerali in essa disciolti attraversano semplicemente la parete e la membrana delle cellule più esterne, entrando così nel corpo da ogni parte. Per l'abbondanza dell'acqua nell'ambiente in cui vive, un'alga non ha bisogno di mezzi per trattenerla. Sulla terraferma, le piante hanno dovuto sviluppare strutture per procurarsi l'acqua nel suolo e prevenirne l'eccessiva perdita per evaporazione

Il passaggio dall'acqua alla terra ha posto alcuni problemi che sono stati risolti dalle piante nel corso della loro evoluzione.

Sostegno e trasporto nelle piante

Strutture di supporto e trasporto

2-3. Sostegno e Trasporto. Plant Reproductive structures, as in flowers, contain spores and gametes Leaf performs photosynthesis Cuticle covering leaves and stems reduces water loss; stomata in leaves allow gas exchange Stem supports plant and may perform photosynthesis Un'alga nell'acqua può fluttuare e galleggiare senza un apparato di sostegno, poiché l'acqua la mantiene naturalmente in quello stato. Una pianta sulla terraferma, invece, ha bisogno di un corpo più rigido per protendersi attivamente verso la luce senza afflosciarsi sul terreno. E all'interno di questo corpo rigido ci deve essere un sistema di trasporto per portare l'acqua prelevata dal suolo al resto della pianta distante dal terreno. Surrounding water supports alga Alga Roots anchor plant; absorb water and minerals from the soil Whole alga performs photosynthesis; absorbs water, CO2, and minerals from the water Holdfast anchors alga Copyright @ 2005 Pearson Education, Inc. Publishing as Benjamin Cummings

Fecondazione e adattamento all'ambiente terrestre

Strategie riproduttive delle piante

Il passaggio dall'acqua alla terra ha posto alcuni problemi che sono stati risolti dalle piante nel corso della loro evoluzione.

4. La fecondazione, Plant Reproductive structures, as in flowers, contain spores and gametes Leaf performs photosynthesis Cuticle covering leaves and stems reduces water loss; stomata in leaves allow gas exchange Stem supports plant and may perform photosynthesis Surrounding water supports alga Alga Roots anchor plant; absorb water and minerals from the soil Whole alga performs photosynthesis; absorbs water, CO2, and minerals from the water Holdfast anchors alga Copyright @ 2005 Pearson Education, Inc. Publishing as Benjamin Cummings ossia l'unione delle cellule sessuali o gameti. Mentre nell'ambiente acquatico la strategia adottata dalle alghe è quella di produrre molti gameti per aumentare le possibilità di incontro nel mezzo liquido, le piante delle terre emerse hanno dovuto escogitare strategie assai diversificate; per esempio produrre pochi gameti molto protetti e con elevate probabilità di incontrare il gamete corrispondente. Inoltre, se nell'acqua la sopravvivenza dei gameti è abbastanza semplice, nell'aria c'è il problema della disidratazione. Ovviamente, questi problemi non furono risolti tutti insieme, ma per «tentativi», durante un lunghissimo periodo di tempo.

Classificazione e organi delle piante

Organismi fotosintetizzanti

Organismi fotosintetizzanti e quindi autotrofi senza organizzazione e specializzazione:

PIANTE INFERIORI: TALLOFITE

Organismi pluricellulari autotrofi con tessuti e organi specializzati:

PIANTE SUPERIORI : CORMOFITE Pteridofite, Gimnosperme, Angiosperme

Alghe e piante a cormo

Alghe: piante a tallo acquatiche, capaci di fotosintesi. Halimeda discoidea Nat Taiwan Univ Light CO., '2 02 Leaf Stem Root H.O 2 Organi di una pianta a cormo: ·Radice ·Fusto ·Foglia

Briofite: piante ancestrali

Caratteristiche delle Briofite

Organismi pluricellulari autotrofi con specializzazione di tessuti e organi incompleta: Briofite Corpo semplice o ramificato, organizzato in Fusticino e Foglioline ancorato al suolo per mezzo di rizoidi Riproduzione mediante spore Alcuni muschi presentano un rudimentale sistema di conduzione PROTOSTELE: ·Idroidi ·Leptoidi Cellule allungate, con pareti sottili, per il trasporto di acqua e assimilati

Phyla delle Briofite

Regno Plantae: Briofite 16000 specie con dimensioni limitate che vivono in ambiente umidi. Dimensioni limitate a causa della mancanza di tessuti vascolari. Tre phyla: A. MUSCHI (Phylum Bryophyta) B. EPATICHE (Phylum Hepaticophyta) C. ANTOCEROTE (Phylum Anthocerotophyta) Le Briofite sono piante ancestrali che probabilmente rappresentano il primo gruppo di piante derivate dall' antenato comune A 1 × 3 × 2 Ephemerella recurvifolia Sphagnum B C × 1 × 1 1 × 2 Acrogynae Marchantia Anthoceros

Piante a Cormo: Vascolari

Tipi di piante vascolari

Piante a Cormo = Piante Vascolari ·Pteridofite: felci, equiseti, licopodi. Hanno radici, fusto e foglie, ma si riproducono per spore. ·Gimnosperme:piante a seme nudo, non hanno un vero e proprio fiore. Sono il primo grande gruppo di piante comparso sulla terraferma che abbia avuto il seme. Sono quasi tutti alberi 3 2 1 6 7 ·Angiosperme: piante più recenti come origine evolutiva, più complesse come organizzazione. Hanno Fiore, Seme e Frutto Flower Fruit Pistil Seeds

Esempi di Pteridofite

Regno Plantae: Pteridofite B × 112 licopodio C 1 × 116 x 1|8 felce d'acqua Dennstaedtia puntibolula Botrychium Ophioglossum vulgatum Athyrium filixfoemina Fig. 1.10 Pteridofite. a Equiseti. b Licopodi. c Felci. × -100 Equisetum felce rampicante 6 ×

Esempi di Gimnosperme

Regno Plantae: Gimnosperme A B 80 × 5 cicade Ginkgo biloba C 1 1 x x 2 4 x ginepro 240 x D 1 Welwitschia x 60 950 4 1 x 950 x abete canadese pino bianco Fig. 1.11 Gimnosperme. a Cicadofite. b Ginkgofite. e Conifere. d Gnetofite. 1 1080 1 1 x x peccio azzurro larice cipresso 950 1

Esempi di Angiosperme

Regno Plantae: Angiosperme Dicotiledoni × × rosa selvatica 1 1 × 2 girasole menta quercia bianca x -10 bocca di leone selvatica ninfea ranuncolo comune sughero fico olmo 1 TO x bambù sagittaria NI narciso yucca frumento 1 x 14 granturco orchidea carice dracena B -100 Monocotiledoni x 720

Fusto o Caule: sviluppo e funzioni

Sviluppo del fusto

Fusto/Caule Una delle prime esigenze che le Cormofite hanno dovuto affrontare per poter fruire in modo ottimale dell'azione dei raggi solari, tanto necessari alla fotosintesi clorofilliana, è stata quella di svilupparsi in altezza. A questo scopo provvede il fusto o caule che è originato dalla gemma apicale (o caulinare) dell'embrione e che rappresenta la parte assiale del cormo. Shoot Apical Meristem -SAM Lateral bud node internode node VASCULAR TISSUES GROUND TISSUES SHOOT SYSTEM ROOT SYSTEM primary root root hairs lateral root root tip root cap @ 2001 Brooks/Cole - Thomson Learning

Funzioni del fusto

FUNZIONI ·Sostegno Foglie ·Sostegno organi per la riproduzione ·Trasporto Radice-Foglia ENERGIA SOLARE VAPORE ACQUEO FUSTO HJ0 AMIDO FOGLIA CO. ANIDRIDE CARBONICA LINFA GREZZA LINFA ELABORATA OSSIGENO 0 PELI RADICALI H2O E SALI MINERALI ·Riserva (Amido, Acqua) ·Difesa · Ancoraggio

Tipi di fusto erbaceo

Fusto erbaceol se i suoi tessuti non sono lignificati, è normalmente di colore verde e viene chiamato: stelo, termine generico di caule tipo delle erbe che porta foglie e fiori (rosa, grano ecc.); culmo, tipico delle Poaceae (es. Hordeum murinum), cavo all'interno a livello degli internodi, ma pieno ai nodi, non o si ramifica soltanto in basso e spesso è lignificato (Arundo donax) e molto resistente; scapo, fusto senza foglie e rami o con foglie solo alla sua base, porta solo i fiori terminali (Tulipa raddii); calamo, fusto erbaceo vuoto all'interno e senza nodi (giunco); Fusti erbacei culmo stelo acaule calamo scapo Disegno di Giovanni Dose Fusti erbacei calamo culmo scapo stelo http://www.actaplantarum.org/morfologia/morfologia3.php

Tipi di fusto legnoso

Fusto legnoso, che a sua volta può essere: suffruticoso, o cespuglioso se è ramificato dalla base con rami lignificati, mentre i rami superiori rimangono erbacei (rosa); arbustivo , o frutice se è ramificato sin dalla base e non raggiunge i 5 m in altezza, ma i suoi rami sono tutti legnosi (biancospino); arboreo , se ha le ramificazioni che iniziano ad una certa altezza e supera normalmente i 5 m. (castagno, faggio ecc); stipite, il fusto non ramificato con crescita illimitata e con foglie soltanto all'apice (palma). Fusti legnosi suffruticoso arbustivo o cespuglioso arboreo stipite 9 Disegno di Giovanni Dose Fusti legnosi Suffruticoso Iberis sempervirens Arbustivo Crataegus monogyna Arboreo Pinus pinea Stipite Chamaerops humilis http://www.actaplantarum.org/morfologia/morfologia3.php

Caule nell'embrione e nella plantula

Caule nell'embrione e nella giovane plantula ma pi cotyledon hypocotyl main (tap) root secondary root mature zone zone of maturation zone of cell elongation meristem root cap cu- B Ipocotile: colletto + foglie cotiledonari ip: ipocotile ma: meristema apicale pi: piumetta co: cotiledoni cu: cuffia ir: iniziali radicali Epicotile: foglie cotiledonari + foglie

Regione di transizione e cotiledoni

TRACCE DELLE PRIME FOGLIOLINE D E -G - -F COTILEDONI -E - -D - -C c I 1 - 1 1 -- B F 1 1 - 1 -A B PRIME FOGLIOLINE - FLOEMA POLO PROTOXILEMATICO A G Figura 27. Regione di transizione - la connessione tra ra- dice e cotiledoni - di una plantula di dicotiledone con ra- dice diarca. Nella radice, il sistema di conduzione prima- rio è costituito da un singolo cilindro di tessuto condutto- re. Nell'asse ipocotile-radice, il sistema conduttore si ra- mifica e diverge nei cotiledoni, e lo xilema e il floema as- sumono un nuovo orientamento. 1 - - I

Architettura dell'asse caulinare

Architettura asse caulinare nella pianta adulta Gemma apicale Gemme ascellari Gemma fiorale Punto inserzione foglia Internodo Lenticels Nodo Lenticelle 0 Accrescimento intercalare Gemma apicale : Meristema Apicale, crescita longitudinale Gemme ascellari: meristemi ascellari o laterali, formazione rami Gemma fiorale: meristema fiorale, gemma darà origine al fiore Cicatrice fogliare: punto di inserzione della foglia ( o picciolo) Nodo : parte del fusto in cui si inseriscono foglie, gemme o rami Internodo: parte compresa tra due nodi e priva di foglie