UD 1 Fondamenti di biologia generale ed evolutiva nei vegetali

- Rapporti tra Regno vegetale e animale (organismi autotrofi ed eterotrofi).

- Le più importanti tappe della filogenesi delle piante.

Le piante sono indispensabili perché:

-sono responsabili della presenza di ossigeno nell’atmosfera

Ci sono tanti buoni motivi per spiegare la rilevanza dello studio dei vegetalinella vita di ciascun essere vivente, uomo compreso.

Perché lo studio della Botanica?

- servono come alimento

Coffea arabica L.

- Si ricavano filati tessili

….. QUINDI

Ciclo del carbonio

- sono fonte di risorse rinnovabili Ciclo dell’acqua

- sono utilizzate nella fitoterapia

- regolano il clima

Il verde mitiga il mesoclima urbano

Bilancio idrico in un bosco

La biologia è la scienza che studia gli esseri viventinei loro molteplici aspetti sia di ordine morfologicoche fisiologico;

studia altresì i complessi rapporti morfo-funzionaliche si instaurano tra gli organismi animali e quellivegetali.

BIOSFERA

idrosferalitosfera

Il nostro pianeta è costituito da un insieme disistemi formati da componenti

Organismi animali e vegetali

Fattori climatici ed edafici

BIOTICHE ABIOTICHE

atmosferaLa vita si svolge in uno strato sottile del pianeta definito

BIOSFERA

ECOSISTEMA

BIOSFERA

biocenosi

fitocenosi zoocenosi

biotopo

La BIOSFERA può esseredefinita come lo spazio

occupato da tutti gli organismiviventi tra cui si instaurano

rapporti dinamici di interazionee scambio

PIANTE VERDIPIANTE VERDI

LUCELUCE

AMIDOAMIDO

PROTEINEPROTEINEANIMALIANIMALI

CO2 + H2O + ENERGIACO2 + H2O + ENERGIA

+ CO2 +H2O

Fotosintesi

N+S+P

Sintesi

Assimilazione

Respirazione

Il funzionamento di questi sistemi è assicuratodall’energia solare

I vegetali sono produttori di sostanza organica e diossigeno indispensabili per tutti gli organismi viventi

fanno parte integrante di un SISTEMA in cuiinteragiscono con l’ambiente e con l’altra componente

biotica costituita dagli animali e quindi l’UOMO

Nel loro lungo viaggio evolutivo dall’acqua allaterraferma, le piante, sotto la spinta della selezionenaturale, si sono adattate alle specifiche condizioni

degli ambienti terrestri

MILIARDI di anni

12-20 origine delle prime galassie del nostro sistema

5 origine del sole e del nostro sistema planetario

5-4,5 origine della Terra

3,5 cellule procariotiche

1,5 cellule eucariotiche

0 ATTUALE

PREBIOTICO

BIOTICO

PREPALEOZOICO

https://www.youtube.com/watch?v=TfnbdMD2KIk

Esistono prove fossili che icianobatteri e altri procariotifotosintetici ricoprivano super-fici terrestri umide da oltre unmiliardo di anni fa

Colonizzazione della terrafermada parte di organismi macro-scopici come piante, funghi eanimali: 500 milioni di anni fa

Si può partire dalle origini testimoniate da reperti fossili, percorrendo via via le piùimportanti tappe evolutive per giungere alla straordinarietà dei fenomeni che regolanoil ciclo biologico della vita: nascita, sviluppo, riproduzione, morte, adattamenti emutazioni.

Diorama periodo Siluriano (440-410 milioni di anni fa) Era Paleozoica

Nel Carbonifero (345-280 milioni di anni fa) il clima uniformemente caldo-umido generò estese paludi abitate da fitte foreste di piante arboree, alcune delle quali superavano i 50 m. Tali foreste erano principalmente costituite da licopodiarborei, felci del carbonifero, spermatofite arboree con organi riproduttivi simili a quelli delle conifere attuali, le primecicadee (gimnosperme simili a felci arboree ma con caratteristici strobili portanti semi e polline). Alla fine del Permiano(280-225 milioni), in seguito all'aumento dell'aridità e alla riduzione delle temperature si ebbe una grande estinzione dimassa e si affermarono nuovi gruppi vegetali (equiseti erbacei), felci di nuovi gruppi giunti sino ad oggi, gimnosperme tracui le voltziales, dette anche conifere walchiane, e le prime ginkgofite.

Diorama Era Mesozoica (periodi:Triassico 250-210 m; Giurassico 210-140m; Cretaceo 140-66m)

La FILOGENESI (dal greco φυλή = specie e Γένεσις = origine) èun processo evolutivo degli organismi viventi, a partire dalla lorocomparsa sulla Terra ad oggi, che individua le relazioni diparentela.

La rappresentazione grafica di tali relazioni è conosciuta come“ALBERO FILOGENETICO”

1) SINTESI CLOROFILLA a

Circa 400 milioni di anni fa le piantesi svincolarono dall’acqua

Gli ambienti acquaticisi arricchiscono di

ossigeno checontemporaneamente

viene liberatonell’atmosfera.

L’atmosfera diviene ossidante (da riducente che era prima)

Ciò determina la variazione della composizione in radiazioniluminose; i raggi ultravioletti di lunghezza d’onda più corta (con

funzione battericida) vengono assorbiti sempre di piùdall’atmosfera favorendo la fuoriuscita degli organismi

dall’ambiente acquatico in quello terrestre

2) PASSAGGIO ORGANIZZAZIONEPROCARIOTICA EUCARIOTICA

Alga unicellulare Alga pluricellulare

3) DIFFERENZIAMENTO ORGANISMI PLURICELLULARI

4) INTRODUZIONE RIPRODUZIONE SESSUALE

%

Organismo aplonte

5) INTRODUZIONE ALTERNANZA DI GENERAZIONI ANTITETICHE Negli organismi con riproduzione sessuata, si verifica un'alternanza di fase nucleare n‐ 2n

2n nFase DIPLOIDE Fase APLOIDE

Qui e intervenuto unprocesso di meiosi

Qui e intervenuto unprocesso di gamia

Sporofito(2n)

Gametofito(n)

Organismo aplodiplonte

6) SINTESI CLOROFILLA bGr. metilico

Gr. aldeidico

7) DIVERSIFICAZIONE TRA I VARI ORGANISMI VEGETALI TERRESTRI

CHE RAGGIUNGONO TRE IMPORTANTI STADI EVOLUTIVI:

a) dipendenza trofica

b) differenziazione strutture protettive degli organi che producono spore e gameti

c) differenziazione di un embrione dallo zigoto

MATURAZIONE SEMI

DIFFERENZIAZIONE LEGNO SECONDARIO

DIFFERENZIAZIONE DEL SISTEMA DI CONDUZIONE

DIFFERENZIAZIONE DI PISTILLI

……. e poi ancora

SVILUPPO DI VERI TESSUTI

Da Strasburger

PIANTE ANIMALICLOROFILLA

AUTOTROFE

UTILIZZ.DIRETTAENERGIA SOLARE

PRODUTTORI

FORMA “APERTA”(crescita fino alla morte

della pianta)

IMMOBILITA’

PARETI CELLULARI RIGIDE

ASSENZA DI CLOROFILLAETEROTROFI

ENERGIA ASSUNTA INDIRETTAMENTEDA SOSTANZE ORGANICHEALTAMENTE ENERGETICHE

CONSUMATORI

FORMA “CHIUSA”

MOBILITA’

CELLULE PER LO PIU’ PRIVE DI PARETE CELLULARE