La pianta

Sistema delle parti aeree e delle radici

Questa struttura è tipica delleangiosperme o Piante a fiore chesi sono adattate a vivere sullaterraferma . Tuttavia molte piantepossiedono una struttura moltopiù semplice senza distinzione frasistema delle parti aeree e delleradici.

Funzioni della radice

La capacità delle Piante terrestri dinutrirsi, si basa inevitabilmente sulterreno da cui assorbono l'acqua, e glielementi minerali, per l'accrescimento.Le radici, àncorano anche la pianta alterreno in modo che essa possamantenersi eretta e competere consuccesso per la luce. Come il fustoanche la radice svolge funzioni siameccaniche di sostegno sia ditrasporto di liquidi e sostanze in essidisciolte. La radice assorbe dal terrenoacqua , sostanze minerali e ossigeno.La radice ha anche funzioni di riserva.

Radici a fittone e fascicolate

L'apparato radicale non si presentauguale in tutte le piante: in alcuni casipenetra nel terreno un robusto assesviluppato verticalmente da cuiemergono esili ramificazioni laterali,in questi casi si parla di radice afittone (dente di cane). Altre volteinvece non vi è una radice piùsviluppata delle altre e troviamoinvece un fascio di radici, di ugualegrossezza che si staccano tutte dallamedesima zona: in questi casi siparla di radici fascicolate (questo tipodi apparato radicale è tipico di moltegraminacee).

Accrescimento primario

Le cellule, del meristema apicalecontinuano a riprodursi rapidamentepermettendo l'allungamento della radice(accrescimento primario, esseproducono anche nuove cellule versol'esterno formando la cuffia (uno stratodi cellule di protezione per l'impatto conil terreno). Nella zona di allungamentole cellule crescono raggiungendo la lorodimensione definitiva. Avvienecontemporaneamente ildifferenziamento, cellulare, ovvero lecellule si specializzano(differenziazione) in modo da potersvolgere la loro funzione, si formanocosì l'epidermide, la corteccia (cilindrocorticale), la stele (cilindro centrale) checontiene i vasi per il trasporto della linfaecc. .

Nella zona in cui il differenziamento si completa si formano anche i peli radicali comeestroflessioni delle cellule dell'epidermide. L'allungamento della radice prende il nome diaccrescimento primario, per distinguerlo da quello in grossezza (accrescimento secondario,

Assorbimento dell'acqua

I peli radicali assorbenti sono dotati diuna sottile parete che è permeabile siaall'acqua che ai soluti. Attraversata laparete l'acqua e le sostanze mineraliincontrano le membrane cellulari chesono semipermeabili. I meccanismi cheregolano l'ingresso dell'acqua e dellesostanze minerali sono profondamentediversi: l'ingresso dell'acqua èdeterminato da fenomeni unicamentefisici, essa entra per osmosi perchéall'interno dei peli assorbenti laconcentrazione salina è superiore aquella del terreno .

La capacità osmotica di assorbimento dipende da fattori di natura fenotipica, perché lapressione osmotica varia al variare delle condizioni ambientali; da fattori di naturagenetica (esistono piante con capacità di assorbimento nettamente maggiore); dallaconformazione degli strati della corteccia: ogni strato ha un proprio gradiente osmoticoche continua ad aumentare andando verso l'interno. Gli elementi minerali entrano nelpelo radicale grazie alla permeabilità, selettiva della membrana e ai meccanismi ditrasporto attivo.

Sezione di radice

Le cellule, della radice, sono differenziate in tessuti,che svolgono funzioni diverse. Lo strato più esternoforma l'epidermide con le sue estroflessioni (peliradicali). Il tessuto sottostante è la corteccia(cilindro corticale) formata da uno strato compattodi cellule che proteggono gli strati più interni. Alcentro abbiamo il cilindro centrale con i vasilegnosi: sono i tubicini fatti da cellule cavesovrapposte, con sezione più grossa chetrasportano la linfa grezza verso l'alto. I vasi cribrosisono più piccoli e disposti in fasci essi trasportanola linfa elaborata dalle foglie in tutte le altre partidella pianta.

sezione di radice al microscopio

Il fusto

1. Corteccia esterna confunzioni di protezione2. Libro in cui circolano glizuccheri, e le altre sostanzeelaborate dalle foglie3.Cambio: determinal'ingrossamento delfusto generando, strato dopostrato, tutta la struttura ditrasporto e di sostegno delfusto4.Legno fisiologicamenteattivo chiamato alburno, inesso l'acqua e le sostanzeminerali salgono verso lefoglie (linfa ascendente)5. Legno non fisiologicamenteattivo chiamato duramen,concellule ricche di resine (tanninie gomme), situato nella partecentrale del fusto.

Fusto e sistema di trasporto

Le radici, assorbono dal terreno l'acqua e le sostanze mineralidisciolte (frecce blu) che risalgonolungo il fusto nei vasi legnosi (linfaascendente ) fino alle foglie e aigermogli. La traspirazione, provocala perdita di acqua dalle fogliecreando una forza che "tira" versol'alto la linfa xilematica(ascendente). Le foglie scambianoanche gas attraverso gli stomi,assorbendo anidride carbonica chefornisce il carbonio per lafotosintesi ed eliminandol'ossigeno in eccesso. Gli zuccherivengono prodotti nelle foglieattraverso la fotosintesi e sonotrasportati nel floema (frecce verdi)in tutte le parti della pianta dovenon avviene la fotosintesi.

Spaccato di fusto

Il fusto può essere di consistenza tenera esucculenta (pisello, patata) e in tal caso èdetto erbaceo oppure può essere diconsistenza dura e legnosa come avvienenegli alberi (melo, abete, faggio). Tutti ifusti, sia erbacei che legnosi, all'inizio delloro sviluppo sono verdi.Anche per il fusto, come per la radice,troviamo una epidermide, una corteccia(cilindro corticale) e il cilindro centrale ostele che contiene i vasi conduttori legnosi( xilema ) e cribrosi (floema ). Le cellule,della corteccia del fusto, a differenza diquelle della radice, contengonocloroplasti. Alcune cellule della corteccia,le fibre e i vasi legnosi più internipresentano pareti delle cellule inspessitee indurite grazie al deposito di lignina.Sono queste le cellule che conferisconodurezza e resistenza al fusto permettendoagli alberi più grandi di sostenere unachioma molto pesante.

Traspirazione

Un semplice esperimento: avvolgiamo unapianta da appartamento all'interno di untelo impermeabile. Dopo poche ore inizianoa comparire gocce di acqua che sicondensano sulla superficie interna deltelo. Questo perché la pianta continua adassorbire acqua dal terreno per mezzodelle radici, e la trasporta in tutti gli organi.La maggior parte dell'acqua assorbitaviene eliminata attraverso le foglie sottoforma di vapore. Questo fenomeno prendeil nome di traspirazione.

La traspirazione: effetto del sole

L' acqua assorbita dalle radici risale lungo i vasi xilematici(legnosi) fino alle foglie come indicato dalle frecce.Durante le ore diurne, quando la temperatura è più alta, si ha lamassima perdita di acqua per traspirazione . Gli stomi sonopiccole aperture presenti in gran numero principalmente sullapagina inferiore della foglia. Attraverso queste aperture il vaporeacqueo esce nell'ambiente esterno. Il fatto che gli stomi si trovinoquasi esclusivamente sulla parte della foglia non direttamenteesposta al sole non è casuale: questo meccanismo consente diridurre la perdita di acqua durante le ore calde.

Alcune piante delle zone aride hanno sviluppato sistemi del tuttoparticolari per ridurre al minimo la perdita di acqua attraverso lefoglie.

L'osmosi

Due esperimenti per capire l' osmosi In questi due esperimenti celluleflaccide sono trasferite in soluzioni diverse.Nell'esperimento (A) la cellula è inserita in un ambiente iposmotico oipotonico (con minore concentrazione di soluti) e inizialmente possiede unpotenziale idrico minore dell'ambiente circostante. La cellula quindiintroduce acqua dall'ambiente esterno per equilibrare il potenziale idrico ediviene più turgida.Nell'esperimento (B) la cellula, introdotta in un ambiente iperosmotico oipertonico (con maggiore concentrazione di soluti) inizialmente possiedepotenziale idrico maggiore ed elimina acqua disidratandosi. Il turgore dellacellula vegetale dipende quindi dalla concentrazione di ioni minerali nellacellula stessa e nell'ambiente esterno.

Scambi gassosi

Attraverso gli stomi, avvengono tutti gli scambi gassosi: l'acqua provenientedallo xilema esce sotto forma di vapore ( traspirazione, ), per effetto dellafotosintesi, entra anidride carbonica e viene eliminato ossigeno.

1.cuticola; 2.epidermide; 3.mesofillo; 4.epidermide inferiore; 5.cuticola; 6.xilema; 7.spazi del tessuto lacunoso; 8.tessuto a palizzata.

Dove avviene la fotosintesiLa fotosintesi, avviene in tutte leparti verdi della pianta. L'attivitàfotosintetica però èparticolarmente intensa neltessuto a palizzata delle foglie,formato da cellule ricchissime dicloroplasti. Il tessuto a palizzatainfatti si trova in posizionestrategica per poter sfruttare almassimo l'energia luminosa dellaluce che colpisce la foglia, sullapagina superiore.La fotosintesi è un processo in cuile piante utilizzano l'energialuminosa del sole per sintetizzare(costruire) molecole, organichecomplesse partendo da molecolepiccole e semplici.Negli organismi eucarioti questoprocesso avviene all'interno deicloroplasti.

Luce e pigmenti

luce del sole

La clorofilla a dei tilacoidi utilizza la luce di determinatelunghezze d'onda: la luce blu e quella rossa vengonoassorbite, la luce verde invece viene riflessa. Proprioper questo motivo le parti della pianta che svolgono lafotosintesi ci appaiono di colore verde.

luce rossa

assorbitadalla clorofilla

luce verde riflessa(non

utilizzata)

luce bluassorbita dalla clorofilla

Il tilacoide che si trova nel cloroplasto della cellula vegetale contiene a suavolta clorofilla a capace di assorbire parte dell' energia solare da utilizzareper la fotosintesi

Luce e fotosintesi

La luce e le altre forme di energia, elettromagnetica si muovono attraverso lo spazio come onde di diversa lunghezza. Noi siamo in grado di percepire le diverse lunghezze d'onda attraverso i colori: violetto e blu hanno le lunghezze d'onda più piccole, il rosso le maggiori. La luce bianca è composta da tutte le lunghezze d'onda.

Una parte della luce visibile viene assorbita dallaclorofilla a e da altri pigmenti attivi nella fotosintesi.

Il processo semplificato

La fotosintesi clorofilliana

Questa reazione, chimica riassuntiva indica solo i componenti di partenza più importanti necessari per la fotosintesi, ed alcuni dei composti finali. Non sono evidenziati invece i numerosi processi chimici piuttosto complessi che rendono possibile questa trasformazione e le altre sostanze coinvolte.

3CO2 + 3H2O

energia luminosa

C3H6O3 + 3O2

anidride carbonicaricavata dall'aria

acquaassorbita

dalle radici

zucchero a tre atomi di carbonio

ossigeno gassoso

Relazione fra fotosintesi e respirazione

Quando un erbivoro si nutre di una pianta (che è unproduttore) trasferisce l'energia chimica del glucosio inuna catena alimentare. Nelle cellule il glucosio vienedemolito, generalmente per via ossidativa attraverso larespirazione cellulare, liberando la propria energiachimica che è utilizzata per ricaricare l'ATP, disponibileper le diverse attività cellulari. L'energia del Sole passain questo modo a tutti gli organismi viventi, autotrofi oeterotrofi. L'acqua e il biossido di carbonio, prodottifinali della respirazione cellulare possono esserenuovamente utilizzati dagli autotrofi per produrreglucosio attraverso la fotosintesi.

Fotosintesi Respirazione cellulare

reagenti acqua e anidride carbonicaglucosio e ossigeno

prodotti glucosio e ossigeno acqua e anidride carbonica

equazione generale 6H2O+6CO2--> C6H12O6+6O2 6H2O+6CO2-->C6H12O6+6O2

metabolismo energetico endoergonica esoergonica

La foglia

foglia picciolata La foglia è un organo di solito aforma laminare che nasce sul fustoo sulle sue ramificazioni. Una fogliache possiamo definire "completa" ècomposta da tre parti principali: unainferiore detta guaina, una medianachiamata picciolo e una superioredetta lamina. Spesso una o due diqueste parti non sono bensviluppate o mancano del tutto. Icasi più frequenti sono questi: fogliaformata solo di lamina e picciolo(foglia picciolata), di lamina eguaina come avviene per leGraminaceae, della sola lamina(foglia sessile).

Foglie semplici e composte

Quando le foglie hanno margine intero, poco intaccato o inciso anche profondamente, ma non fino ad arrivare alla nervatura mediana, si parla di foglie semplici (Betula pendula, Ostrya carpinifolia, Castanea sativa, Alnus glutinosa) . Se al contrario le parti in cui è divisa la lamina diventano completamente indipendenti l'una dall'altra, tanto che ciascuna può anche essere provvista di un proprio piccioletto si parla di foglia composta (Robinia pseudoacacia Laburnum anagyroides).

foglia semplice foglia composta

Forma della lamina

rotonda ellittica ovale obovata

lanceolata squamiforme aghiforme flabellata

A seconda della forma della lamina si distinguono foglie filiformi (lunghe e sottili), aghiformi,lesiniformi (fatte a lesina, simile a un sottile punteruolo), lineari (a lamina allungata e stretta),lanceolate, oblunghe (circa due volte più lunghe che larghe), ovali, ovate, spatolate, ellittiche, rotonde...Nelle immagini sono riportate solo alcune delle numerose forme presenti in natura.

Foglie composte

paripennata imparipennata biternata bipennata trifogliata tripennata

Le foglie composte sono pennate quando le foglioline sonodisposte a destra e a sinistra del rachide come in una penna epalmate se le foglioline sono disposte a ventaglio. Le pennatesono imparipennate se hanno una fogliolina terminale,altrimenti paripennate. La foglia pennata può essere due volte(bipennata) o tre volte pennata (tripennata). Una fogliacomposta da sole tre foglioline si dice trifogliata (Trifoglio,Fragola).