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Botanica - Struttura delle piante, La radice

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Botanica

Struttura delle piante:

Le piante sono degli organismi statici, non possono evitare un determinato ambiente, al quale rispondono con meccanismi diversi da quelli animali, anche quando l'ambiente diventa ostile. Dal punto di vista archeobotanico è un aiuto per stabilire che in certi luoghi, dove troviamo vegetali o petrolio (vegetali trasformati), c'erano foreste. Hanno radici, fusto e foglie. Le radici assolvono ad una triplice funzione:

1.      ancorare il vegetale al suolo, permettendo anche la resistenza alle spinte laterali del vento

2.      assorbire l'acqua per portare alle foglie i sali minerali contenuti nel suolo che si sciolgono nell'acqua; inoltre l'acqua serve per la termoregolamentazione. Le piante sono esposta al sole continuamente, ma sfruttando l'acqua, che evapora, così come qualsiasi evaporazione di un liquido sottrae calore e produce freddo, questo avviene anche per le piante (le mani bagnate, quando l'acqua evapora, portano una sensazione di fresco)



3.      fungere da organi di riserva, la pianta accumula nelle radici delle sostanze nutritive. In primavera le pianta caducifoglie, mettono su nuove foglie grazie a questa funzione.

Se muoiono le radici, muore la pianta. Per esempio, nel caso di disidratazione o alluvione, se le radici sono senza acqua o allagate, anche la pianta muore con le sue radici, nel primo caso per mancanza d'ac 232b13c qua, nel secondo per mancanza d'aria.

Le piante possono essere di diverso tipo, arboree, erbacee, nutritive ecc. Circa 12-15000 anni fa l'uomo ha capito che poteva selezionare e allevare (coltivare) le piante (oltre agli animali. Questo ha prodotto una maggiore disponibilità nel tempo e nello spazio. Queste zone di colture e zone di allevamento hanno portato ad un'aggregazione di persone, che sono poi diventati villaggi ecc.

Le piante sono sempre state usate per diversi scopi, primo tra i quali gli effetti che certe piante hanno sugli uomini, effetti "magici" (allucinazioni per ex.).

Le piante nel tempo sono cambiate, le selezioni a gli incroci le hanno rese più nutritive, più grosse, non più velenose (l'insalata era velenosa!). Le piante sono organismi autotrofi. Questo permette loro di stabilizzarsi in zone dove nessun'altra creatura animale potrebbe sopravvivere, zone dove per ex. ci sono appena state eruzioni.

Le foglie sono l'organo più complesso delle piante, capaci di trasformare l'energia solare in energia chimica, producendo zuccheri.

Il fusto è il collegamento tra le radici che prendono acqua e le foglie che la utilizzano. Le piante erbacee non hanno bisogno di fusto in quanto sono annuali, non perenni, non hanno bisogno di crescere. Nel fusto c'è il legno che serve a portare acqua dalle radici alle foglie e il libro che serve a portare le sostanze prodotte dalle foglie al resto della pianta. Legno si chiama xilema, libro è il floema.Il legno è la parte interna del fusto, il libro è la parte più esterna, più interna solo della corteccia.

La piante possono essere annuali, bienni, perenni. Le piante perenni possono avere più di 4700 anni. Cosa rende una pianta immortale? A differenza degli animali, nei quali le cellule si creano e si dividono e definiscono, poi si fermano; nelle piante invece ci sono tessuti che hanno cellule che continuamente si dividono, che si chiamano tessuti meristematici che producono cellule meristematiche.

Le piante crescono agli apici, le radici per esempio si allungano nel suolo, c'è una spinta di cellule che produce il prolungamento delle radici, o dei rami. Le parti più giovani sono sempre quelle periferiche. Però le piante non sono sempre immortali perché attaccate da malattie, incendi, alluvioni, siccità. I pinus longeva, negli U.S.A., sono molto longevi perché molto isolati.

La vita delle piante è legata molto alle capacità di adattamento nell'ambiente. Una caratteristica importante da studiare è quella anatomica e istologica delle piante. Istologia è lo studio dei tessuti. I tessuti sono formati da cellule e formano a loro volta gli organi. Nelle piante i tre organi che la compongono hanno gli stessi tessuti: vascolare, parenchimatico e tegumentale.

Il tessuto vascolare riguarda le cellule che hanno il compito di far passare i fluidi, acqua e sali minerali nel tessuto vascolare xilematico, zuccheri nel tessuto vascolare floematico. I tessuti parenchimatici riempiono la struttura di un organo. I tessuti tegumentali avvolgono un organo (come la pelle umana), sono fatti da cellule che rivestono.

Le cellule eucaristiche hanno un nucleo. Se osserviamo in dettaglio una cellula, ha una specie di bordo, la parete cellulare che separa una cellula da un'altra. È una struttura rigida che, unita alle altre pareti cellulari forma una specie di scheletro della pianta.

La struttura delle piante è data dalla pressione dell'acqua sulle pareti cellulari, che rende una foglia turgida, se manca acqua (quando fa caldo o c'è vento) la foglia è afflosciata. Le pareti cellulari sono formate di cellulosa. La cellulosa è un polimero del glucosio. Dentro la struttura della cellulosa possono infilarsi altre molecole, che creano un'incrostazione. Un'incrostazione importante è data dalla molecola della lignina, che rende la struttura, la parete cellulare rigida, dura. L'albicocco è formato da cellulosa, la polpa, e lignina, l'osso dell'albicocco. Il seme contenuto nel frutto deve essere più protetto, e questo avviene grazie alla lignina che fortifica la parete cellulare.

Il nucleo è la sede delle informazioni genetiche che riguardano le funzioni che deve svolgere la cellula. I geni sono contenuti nel nucleo e sono pacchetti di informazioni codificate, così da tenere il maggior numero di informazioni nel minor spazio possibile. Un nucleo prende il DNA, ne fa una copia complementare, e la porta fuori dal nucleo (il DNA è l'originale, l'RNA è la fotocopia esterna al nucleo). Fuori del nucleo esistono dei meccanismi che servono ad interpretare e trasformare in un prodotto l'RNA, sono i ribosomi. Nel nucleo ci sono le informazioni necessarie per poter far crescere e differenziare la pianta. Tagliando una radice longitudinalmente, individuiamo un punto centrale, il meristema, dove le cellule si moltiplicano. Essendo il meristema in punta, esso funge da centro di divisione delle cellule, portando quelle nuove più avanti e lasciando dietro le più vecchie che cominciano ad allinearsi in colonne, andando sempre più indietro alle spalle del meristema. Ma c'è anche una parte davanti al meristema, cellule che servono a proteggere il meristema da animali, pietre. La cuffia è la parte che sta davanti al meristema ed è destinata a sfaldarsi, è un manicotto di cellule sfaldate, rotte, destinate a morire. Inoltre le cellule della cuffia creano un muco che le rende più scivolose. Quando i meristemi formano le cellule, queste non sono differenziate, ma a mano a mano che si allontanano dal meristema, cominciano a differenziarsi e diverranno cellule parenchimatiche, tegumentarie, vascolari. Le cellule più centrali saranno vascolari (xilema e floema), quelle più laterali saranno parenchimatiche, quelle ancora più laterali diverranno tegumentarie.



La radice

Abbiamo detto che la radice è ance un organo di riserva che serve per nutrire la pianta. Le riserve sono dei polimeri, quello più importante è l'amido, che è polimero del glucosio come la cellulosa, ma l'amido è a-glucosio, la cellulosa è b-glucosio. Questo perché il glucosio si scioglie nell'acqua ma l'amido è insolubile, così poter accumulare glucosio in forma insolubile è più vantaggioso in termini di spazio. La pianta accumula amido e poi per nutrirsene lo desolubilizza, idrolizza tramite gli enzimi, ogni due molecole di zucchero ne inserisce una d'acqua, e rimuove gli zuccheri da utilizzare. La pianta però crea anche l'amido. La riserva è formata da parenchima di riserva, parenchima formato da amido. Ma ci sono altri esempi, parenchimi di saccarosio o altri polimeri di glucosio. Le cellule che partono dal meristema abbiamo detto che si differenziano. Tagliando trasversalmente una radice abbiamo una parte periferica che è la parte parenchimatica, una parte centrale circondata dall'endoderma, al cui interno abbiamo le arche xilematiche, che sono tubi di cellule che portano acqua alle foglie. Sono tubi con diametro abbastanza elevato per il copioso trasporto d'acqua. Le arche floematiche invece trasportano i prodotti della fotosintesi delle foglie (zuccheri) al resto della pianta, e sono tubi di diametro più piccolo. Al centro c'è un midollo che è un agglomerato di cellule la cui funzione è unicamente di riempimento

I meristemi secondari servono ad allargare e non allungare la radice, e si trovano xilema e floema. Monocotiledoni non hanno la capacità di allargarsi non avendo meristemi secondari, che invece hanno i dicotiledoni.

Inoltre i dicotiledoni hanno un secondo meristema secondario che aumenta il diametro della periferia della radice. Il primo meristema secondario si chiama cambio cribro vascolare, che forma xilema e floemasecondario. L'altro si chiama cambio subero felodermico, e produce i tessuti epidermico e parenchimatico. Se ci fosse solo il primo, ad un certo punto il parenchima si spaccherebbe. Il meristema cribro vascolare forma molto più xilema che floema. In una dicotiledone abbiamo un diametro più grande, non c'è midollo.

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                                                              monocotiledoni            dicotiledoni

Il fusto

La parte del fusto che usiamo di più è lo xilema, da cui ricaviamo il legno. Il legno lo ricaviamo soprattutto dalle dicotiledoni, per la loro capacità di creare xilema secondario. C'è una distinzione di elementi xilematici se creati in primavera o in autunno. Noi distinguiamo nei cerchi annuali, formati da buchi di xilema più grandi (in primavera) o più piccoli. In primavera il risveglio delle piante porta ad una grande necessità di trasporto d'acqua per le gemme, così ci vogliono xilemi di grande diametro. Più avanti, verso l'estate, i tubi sono sempre più piccoli, in autunno sono così piccoli che sembrano chiusi, in inverno cessa la deposizione di xilema, per tornare così in primavera e riprendere il ciclo. Capiamo così perché lo xilema secondario è così importante per la lunghezza della pianta.

La struttura primaria di un fusto è caratterizzata dall'assenza di cambio (per esempio l'asparago è monocotiledone). È una struttura caratterizzata da elementi xilematici che chiamiamo vasi, ed elementi floematici che chiamiamo tubi cribrosi, che formano insieme fasci cribrovascolari. Tra xilema e floema non c'è varietà, sono chiusi all'espansione (fasci collaterali chiusi).




Nella struttura secondaria tra xilema e floema si crea il cambio cribrovascolare, che produce xilema verso l'interno e floema verso l'esterno.

Durante la crescita del fusto la spinta interna preme sugli elementi esterni. Questo comporta una maggiore resistenza dei tessuti ed altri elementi. Quando il fusto cresce ha bisogno di rendere più resistenti gli elementi esterni tramite fibre, che hanno funzione strutturale. Sono poste per lo più tra xilema e floema. Tramite le fibre è possibile distinguere tra diverse dicotiledoni. Sono cellule specializzate per dare resistenza. Ci sono fibre dello sclerenchima o del collenchima. Le sclereidi sono fibre particolari che danno robustezza ai tessuti vegetali. Le sclereidi vengono depositate nelle piante in zone strategiche. Sono cellule che hanno una parete così ispessita che occupa praticamente tutta la cellula. Queste sono cellule morte, che rimangono solo più elementi meccanici. Gli sclerenchimi li troviamo soprattutto nei fusti giovani.

Le cellule vegetali sono totipotenti, possono diventare qualsiasi tipo di cellula, negli animali le cellule sono differenziate, da cellule della pelle nasceranno cellule della pelle. Solo le cellule staminali, più giovani, possono ancora decidere che tipo di cellula diventare.

Il collenchima, presente nelle dicotiledoni, e diverso dallo sclerenchima in quanto sono tessuti la cui parete è ispessita, il collenchima di resistenza, ma le sue cellule sono ancora vive, non morte come le sclereidi, non avendo pareti così spesse da soffocare la cellula. Anche nel fusto si crea più xilema che floema (quasi il doppio).

Le foglie:

La foglia è l'organo più importante della pianta, qui avvengono le principali modificazioni che permettono alla pianta di essere autotrofa. La foglia di solito è molto sottile e a seconda della quantità d'acqua è più o meno larga (più larga con più acqua). La foglia è cmq sempre sottile perché deve esporre la maggior parte di superficie con minore spessore alle radiazioni solari. Se si guarda un albero dall'alto le foglie sono il più possibile disposte in maniera da non farsi ombra tra loro. Le monocotiledoni hanno foglie sottili e allungate, le dicotiledoni hanno foglie palmate, cmq più larghe. La foglia ha due epidermidi che comprendono un gruppo di cellule che costituiscono il mesofillo (in mezzo alla foglia). Il mesofillo è caratterizzato da cellule con diverse funzioni. Ci sono elementi cribro vascolari, xilema e floema, che formano le "venature" delle foglie dentro i quali arriva acqua a portare sostanze elaborate. Poi ci sono cellule che fanno parte dell'apparato fotosintetico, piene di clorofilla. Le foglie sono collegate al fusto tramite un piccolo fusto, il picciolo, che collega la lamina della foglia con il fusto. Il picciolo è costituito fondamentalmente da fasci cribro vascolari. Anche in una dicotiledone le foglie hanno solo struttura primaria, non c'è cambio, perché non hanno bisogno di spessore, solo nel picciolo può esserci struttura secondaria perché ci sia più spessore per l'afflusso d'acqua. L'epidermide superiore e inferiore della foglia hanno una pellicola che si chiama cuticola. È un deposito di "cere" che serve a rendere impermeabile l'epidermide fogliare. Le cere sono fatte da idrocarburi che hanno la capacità di respingere l'acqua. L'epidermide deve essere impermeabile perché l'acqua non deve né entrare né uscire dalle foglie per evitare che la foglia sia troppo carica d'acqua o rimanga secca. Ci sono foglie nelle foreste pluviali che hanno la cuticola così spessa da essere estratta e utilizzata con le vernici per dipingere le case. Dentro la foglia ci sono file di cellule. Le angiosperme dicotiledoni hanno foglie bifacciali (dorsoventrali), cioè hanno due facce diverse, se prendiamo una foglia di platano si riconoscerebbe l'epidermide superiore, rivolta verso la luce, da quella inferiore, rivolta verso il suolo. Le foglie dorsoventrali hanno sotto l'epidermide superiore un tessuto "a palizzata", le cellule sono disposte una di fianco all'altra, sotto ci sono i fasci cribro vascolari, sotto ancora troviamo un tessuto con spazi tra una cellula e l'altra, detto tessuto "lacunoso", o "spugnoso", infine sotto troviamo l'epidermide inferiore. L'epidermide inferiore presenta degli stomi, bocche che permettono la fuoriuscita di acqua per permettere la termoregolamentazione delle foglie. Gli stomi hanno un ciclo circadiano, che dura un giorno. Dalle 6 circa del mattino alle 6 del giorno dopo, gli stomi restano aperti durante il giorno e si chiudono di notte perché di giorno c'è più luce e quindi più calore, così devono far evaporare l'acqua. Inoltre di giorno la fotosintesi prevede l'ingresso di anidride carbonica.

Di notte, l'assenza di luce e il freddo permettono agli stomi di rimanere chiusi, nulla esce e nulla entra.








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