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Evoluzione e diversità dei viventi

Le tracheofite

Le tracheofite sono le piante che hanno sviluppato tessuti specializzati (conduttori e meccanici) necessari per la vita sulla terraferma.

I tessuti conduttori, (il nome tracheofite deriva da trachee, un tipo di tessuto conduttore), costituiscono un sistema di vasi (per cui le tracheofite sono dette anche piante vascolari) specializzati per il trasporto dell’acqua e dei sali minerali prelevati dal terreno, e la redistribuzione degli zuccheri, formati dalle foglie mediante fotosintesi, a tutto il corpo.

I tessuti meccanici hanno la duplice funzione di sostegno e di protezione contro il disseccamento e sono indispensabili in un ambiente in cui il corpo non è sostenuto dall’acqua.

Le tracheofite hanno sviluppato una struttura organizzata in apparati con funzioni specifiche (cormo), che comprende:

  • radice (sistema assorbente e di conduzione);
  • fusto (sistema con funzione di sostegno e di conduzione);
  • foglie (sistema fotosintetico e traspirante).

Come ulteriore evoluzione, nelle tracheofite lo sporofito predomina sul gametofito. Le tracheofite sono classificate secondo il tipo di riproduzione; si distinguono:

  • tracheofite con spore, o pteridofite (licopodi, equiseti e felci);
  • tracheofite con seme, o spermatofite, che comprendono le gimnosperme e le angiosperme (v. tab. 13.1).

  Pteridofite

Molto diffuse nel Carbonifero, con organismi di grandi dimensioni che costituivano enormi foreste, sono oggi ridotte a piccole piante del sottobosco (v. tab. 13. 3).

La riproduzione avviene mediante spore aploidi che formano un piccolo gametofito, in genere laminare (protallo); nel gametofito si formano i gameti maschili e femminili e dopo la fecondazione si sviluppa uno sporofito frondoso.

Come nel caso delle briofite , le pteridofite sono ancora legate all’ambiente acquatico per la riproduzione (i gameti maschili “nuotano” in un velo d’acqua fino ai gameti femminili immobili); inoltre, i piccoli gametofiti non hanno vasi conduttori. Alle pteridofite appartengono le felci.

  Spermatofite

Negli ultimi 250 milioni di anni le spermatofite hanno invaso tutti gli ambienti terrestri, diventando le piante dominanti grazie a una più efficace strategia riproduttiva basata su due adattamenti principali: il polline e i semi.

Il polline è un insieme di microscopici granuli (da 2,5 a 250 micron) contenenti cellule riproduttive, i gameti maschili. Costituisce dunque il gametofito maschile (ridotto quindi a poche cellule), mentre lo sporofito è la pianta, spesso di notevoli dimensioni.

Ogni granulo di polline è rotondeggiante (in genere di colore giallo-arancio), formato da due cellule protette da un involucro esterno, rigido, con rilievi e disegni caratteristici per ogni specie.

Vengono prodotte grandi quantità di polline che, leggero e minuto, viene trasportato facilmente dal vento o dagli animali e garantisce una sicura diffusione fino a raggiungere il gametofito femminile (impollinazione): con questo accorgimento la fecondazione è completamente svincolata dall’acqua.

Il seme è una struttura protettiva che avvolge con un rivestimento rigido l’embrione e una riserva alimentare per la sua crescita. Il seme permette di mantenere l’embrione in uno stato di quiescenza finché non vi siano le condizioni ottimali per la germinazione.

Per assicurarne la dispersione, i semi possiedono caratteristiche che li rendono appetibili agli animali, o facilmente trasportabili dall’acqua e dal vento per grandi distanze; in questo modo le spermatofite hanno potuto diffondersi rapidamente.

Le spermatofite comprendono le gimnosperme (spermatofite con seme nudo) e le angiosperme (spermatofite con fiori).

  Le gimnosperme

Le gimnosperme sono spermatofite con semi “nudi”, cioè non avvolti da strutture di protezione.

Gli organi della riproduzione sono ciuffi di foglie trasformate o sporofilli (squame) riuniti intorno a un asse centrale (rachide) in grappoli unisessuali detti strobili, o coni: quelli maschili (microsporofilli), in genere più piccoli e situati all’estremità dei rami più bassi, portano le sacche polliniche, in cui si svilupperanno i gameti maschili (cellule spermatiche); quelli femminili (macrosporofilli), più grandi, si trovano sui rami più alti e portano gli ovuli, in cui si svilupperanno i gameti femminili (cellule uovo).

L’impollinazione è esclusivamente anemofila: i coni maschili liberano immense nuvole di polline che vengono trasportate dal vento. Alla base di ogni squama dei coni femminili si formano due ovuli, contenenti ciascuno una cellula uovo che viene fecondata dalla cellula spermatica di un granulo di polline atterrato vicino.

La cellula uovo fecondata rimane racchiusa nell’ovulo, che diventa una struttura rigida, il seme, in cui si sviluppa l’embrione. Nel frattempo i macrosporofilli lignificano e si aprono a maturità liberando i semi.

Le gimnosperme sono tutte piante legnose e si dividono in ginkgofite, cicadofite e coniferofite (v. tab. 13.4).

  Le angiosperme

Le angiosperme, dette anche antofite, sono piante a seme provviste di fiore, con ovuli protetti in un involucro chiuso (ovario), che in seguito a fecondazione si sviluppa nel frutto (angiosperma significa infatti “seme racchiuso”).

Le angiosperme costituiscono oggi il gruppo dominante di piante: comprendono circa 230.000 specie, diffuse in ogni ambiente (piante acquatiche, terrestri, parassite). Il loro successo è dovuto a diversi adattamenti, i principali dei quali sono il fiore e il frutto .

Il fiore è una struttura riproduttiva complessa, derivata dalla trasformazione di foglie, in cui si formano e sono protetti i gametofiti maschili e femminili, che, come nelle gimnosperme, sono ridotti a poche cellule del granulo pollinico e dell’ovulo.

Il fiore, spesso con petali colorati, ha una funzione vessillare, rivolta cioè ad attirare gli insetti o gli altri animali impollinatori, garantendo così un maggiore successo riproduttivo.

Anche la fecondazione avviene nel fiore e lo zigote rimane racchiuso nell’ovulo trasformato in seme.

Il frutto è una struttura di protezione del seme derivata dalla trasformazione del fiore, dopo la fecondazione. In genere è colorato e dolce per essere appetito dagli animali, o dotato di adattamenti per essere trasportato dal vento (in modo da assicurare una più ampia dispersione del seme).

Il successo delle angiosperme è stato favorito anche dalle foglie a lamina larga (latifoglie), che assorbono maggiormente la luce per una più efficace fotosintesi.

La sistematica delle angiosperme si basa sulle caratteristiche del fiore, e primariamente sulla presenza nel seme di una o due foglioline embrionali (cotiledoni): si dividono così in monocotiledoni (un solo cotiledone) e dicotiledoni (due cotiledoni).

Le più importanti monocotiledoni sono le glumiflore (a cui appartengono i cereali, fondamentali nell’alimentazione umana), specie alimentari come il banano e le palme, specie conosciute per i fiori come le liliacee e le orchidee.

Le dicotiledoni sono più diffuse: a esse appartengono le principali piante da frutto e innumerevoli specie arboree, arbustive ed erbacee.

Tab. 13.1: Schema di classificazione generale delle piante

Schema di classificazione generale delle piante
tallofite alghe (acquatiche)   rodofite; feofite; clorofite
  briofite (terrestri)    
cormofite (o tracheofite) pteridofite (con spore)   psilofite; licofite sfenofite; pterofite
  spermatofite (con semi) gimnosperme (con semi nudi) cicadofite; coniferofite; ginkgofite
    angiosperme (o antofite, con semi protetti) monocotiledoni dicotiledoni

Tab. 13.3: Le principali pteridofite

Le principali pteridofite
licofite comprendono i licopodi, piccole piante alte pochi centimetri, con foglie a scaglie, come quelle dei muschi
sfenofite comprendono il solo genere Equisetum, che non raggiunge il metro di altezza. Le spore sono prodotte in particolari strutture a cono all'apice dei fusti
pterofite comprendono 12.000 specie di felci, con foglie larghe, dette fronde; sulla pagina inferiore portano le spore riunite in sporangi detti sori. Oggi solo le felci tropicali sono arboree

Tab. 13.4: Le principali gimnosperme

Le principali gimnosperme
ginkgofite molto diffuse dal Giurassico, oggi sono quasi scomparse e considerate fossili viventi. L’unica vivente, Ginkgo biloba, diffusa nei parchi e nei giardini, ha foglie a ventaglio incise a metà
cicadofite assomigliano a palme, con un ciuffo di foglie all’estremità di un tronco non ramificato; vivono nei paesi tropicali; le radici ospitano microrganismi azotofissatori
coniferofite sono così chiamate perché portano i coni, o pigne; hanno tutte foglie aghiformi, cioè sottili e allungate, in genere appuntite all’apice, come adattamento alla mancanza di acqua: vivono infatti in alta montagna dove per le basse temperature invernali l’acqua gela e non è disponibile per diversi mesi, e nelle regioni mediterranee con scarsa piovosità. Possiedono nella linfa una sostanza che agisce come antigelo, la resina, che permette il trasporto delle sostanze nutritive anche con temperature sotto lo zero. Comprendono i pini, gli abeti, il larice, il cipresso, il tasso, il ginepro, tutte sempreverdi tranne il larice: mantenere le foglie tutto l’anno permette di risparmiare in primavera acqua ed energia per formare i nuovi germogli

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