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Organizzazione e funzioni degli organismi

Lo sviluppo e il ciclo vitale di una pianta

La vita delle piante è scandita da alcuni momenti principali: la germinazione, la fioritura, la maturazione dei frutti, la senescenza. Queste fasi sono determinate in primo luogo dalle stagioni con le diverse disponibilità di calore, di acqua e di luce. La coordinazione interna tra i segnali che provengono dall'ambiente esterno e le risposte della pianta è invece regolata da sostanze interne, i fitormoni .

  La germinazione

La germinazione è l'insieme dei processi che portano allo sviluppo di una piantina (plantula) dal seme.

Prima di germinare il seme passa un periodo di quiescenza (dormienza), più o meno lungo secondo la specie, in cui il metabolismo è molto ridotto e il seme subisce una disidratazione iniziale, per impedire che germini mentre è ancora nel frutto. La dormienza è necessaria per permettere la rottura dei tessuti che avvolgono l'embrione e che impediscono il passaggio dell'acqua e dell'ossigeno e l'eliminazione degli ormoni che inibiscono la germinazione (postmaturazione del seme).

La postmaturazione può avvenire:

    per l'attività di microrganismi; per il passaggio del seme nell'apparato digerente di qualche animale, che "rompe" i tegumenti; per sbalzi termici: in particolare, un periodo di esposizione al freddo (vernalizzazione) favorirebbe la produzione di alcuni ormoni attivatori; per l'azione del fuoco, che apre gli involucri legnosi dei frutti; per azione dell'acqua: l'acqua dilava le sostanze inibitrici della germinazione.

Solo quando vi sono le condizioni di umidità, ossigeno, luce e temperatura favorevoli, inizia la germinazione: l'acqua viene assorbita avidamente, il seme si rigonfia e vengono attivati i processi metabolici che provocano l'allungamento della radichetta verso il basso, la crescita del fusticino verso la luce e l'aprirsi delle prime foglioline che danno l'avvio al processo di nutrimento autonomo (fotosintesi). Nelle monocotiledoni il cotiledone rimane nel terreno e il fusticino buca il terreno protetto dal coleottile. In alcune dicotiledoni (fagiolo) l'uscita dal terreno è forzata dall'ipocotile piegato a uncino e i cotiledoni fuoriescono dal terreno (germinazione epigea), mentre in altre (pisello) rimangono nel terreno (germinazione ipogea).

 

  • Il ciclo vitale

    La crescita del fusto e delle foglie della pianta prosegue per un certo tempo, detto periodo vegetativo, a cui segue la fase riproduttiva, in cui si sviluppano i fiori, i frutti e i semi.

    Secondo la lunghezza del periodo vegetativo si distinguono piante annuali, biennali e perenni.

    Le piante annuali si sviluppano, si riproducono e muoiono prima dell'inverno (per esempio, la maggior parte delle piante erbacee).

    Nelle piante biennali la fase vegetativa dura un anno e la riproduzione avviene nel secondo anno, prima della morte (per esempio, le carote e altri ortaggi).

    Nelle piante perenni ogni anno si susseguono un periodo vegetativo e uno riproduttivo; le piante vivono parecchi anni (per esempio, gli alberi).

    L'inizio della fase riproduttiva è la fioritura, la trasformazione di gemme vegetative in gemme fiorali, determinata dalla lunghezza del periodo di luce giornaliero, o fotoperiodo. Ciascuna specie risponde a un determinato fotoperiodo, così si possono distinguere:

      piante neutrodiurne, che fioriscono indipendentemente dalla lunghezza del fotoperiodo; piante longidiurne, che fioriscono quando la lunghezza del fotoperiodo è maggiore di un certo valore critico che dipende dalla specie (in genere in primavera); piante brevidiurne, che fioriscono quando la lunghezza del fotoperiodo è minore di un certo valore critico.

    L'organo sensibile al fotoperiodo è la foglia e la sostanza mediatrice dell'orologio biologico della pianta è un pigmento, il fitocromo. Quando nel fiore le parti riproduttive sono mature, diversi ormoni inducono l'apertura dei petali (antesi), per esporre gli organi riproduttivi agli agenti impollinatori. Dopo la fecondazione, altri ormoni provvedono alla caduta dei petali e alla maturazione dei frutti.

    La maturazione dei frutti è più evidente nei frutti carnosi.

    Il frutto, inizialmente verde e di sapore aspro, diventa più tenero, colorato e dolce: l'amido è convertito in zuccheri e sono prodotti composti volatili che conferiscono l'aroma; la clorofilla scompare e compaiono altri pigmenti come i carotenoidi e le antocianine. La maturazione dei frutti è un accorgimento legato alla dispersione zoocora, per impedire agli animali di nutrirsi e quindi disperdere il frutto prima che i semi siano pronti o vi siano le condizioni ambientali favorevoli.

    La senescenza è il processo di invecchiamento della pianta, che si manifesta con la caduta dei frutti e delle foglie e coincide con l'inizio di un periodo di dormienza della pianta, con metabolismo rallentato per affrontare il periodo invernale. La foglia non ha cambio e ha quindi accrescimento limitato: nelle piante sempreverdi muore in qualche anno, mentre in quelle decidue cade ogni anno, prima della stagione invernale.

    La caduta dei frutti e delle foglie è detta abscissione ed è regolata da alcuni ormoni (tra cui l'acido abscissico ): avviene per la morte di alcune cellule, poste alla base del picciolo, che formano il cosiddetto strato di abscissione.

    Prima che la foglia cada, gran parte del suo materiale organico viene demolito in composti più semplici, che vengono trasferiti alle radici per esservi immagazzinati.

    Il cambiamento di colore delle foglie autunnali è dovuto alla diminuzione della produzione della clorofilla verde, che mascherava gli altri pigmenti (rossi e gialli).

    Nelle piante perenni anche le gemme entrano in una fase di dormienza sviluppando involucri di protezione che le trasformano in gemme invernali.

  • Tab. 16.2: I frutti

    I frutti
    FRUTTI SECCHI pericarpo di consistenza membranosa o legnosa
    indeiscenti (a maturit� non si aprono)
    cariosside seme intimamente aderente alle pareti graminacee
    achenio seme non strettamente aderente alle pareti soffione
    noce strato esterno legnoso o coriaceo: pu� presentare un involucro parziale detto cupola noce, castagno, quercia, nocciolo
    samara � presente un'ala membranacea che agevola la disseminazione acero, frassino
    tricocco tre porzioni rotondeggianti che si separano a maturit� euforbia
    deiscenti (a maturit� si aprono liberando i semi)
    capsula, cassula contiene pi� semi che cadono dopo l'apertura di un opercolo (pisside), di uno o pochi pori (capsula poricida), di molti pori (treto), o in seguito al distacco di valve (capsula setticida) nell'ordine: anagallide, bocca di leone, viola
    follicolo l'apertura si attua lungo una sutura ventrale peonia
    legume, o baccello l'apertura si produce lungo due suture longitudinali leguminose
    siliqua simile al legume, ma con i semi inseriti su un sottile setto mediano cavolo, violacciocca
    FRUTTI CARNOSI pericarpo di consistenza carnosa
    drupa seme protetto da involucro legnoso (il nocciolo), rivestito da uno strato polposo (mesocarpo), a sua volta protetto da un tegumento (epicarpo) pesco, ciliegio
    bacca numerosi semi senza protezione legnosa pomodoro, peperone
    esperidio polpa separata in settori agrumi
    balausta suddivisa in logge, con semi rivestiti di tegumenti carnosi melograno
    peponide ricettacolo concresciuto con l'ovario zucca
    FALSI FRUTTI costituiti dall'accrescimento di porzioni del fiore non appartenenti all'ovario
    conorrodio simile a una bacca, dovuto all'ingrossarsi del talamo e del calice: molti semi e poca polpa rosa di macchia
    pomo semi immersi in uno spesso strato di polpa derivante dal ricettacolo melo, pero
    siconio porzione carnosa derivata dalla metamorfosi dell'infiorescenza fico
    INFRUTTESCENZE frutti composti da due o pi� frutti ravvicinati a simularne uno solo
    sorosio numerosi frutticini in cui il calice � divenuto carnoso gelso
    mora ogni frutticino consiste di una piccola drupa rovo
    strobilo, o cono, o pigna frutti trattenuti da numerose squame abeti, pini

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