Quaderno - Dipartimento di Botanica

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Quaderno - Dipartimento di Botanica
Orto Botanico
Dipartimento di Scienze biologiche, geologiche e ambientali
Università degli Studi di Catania
Via A. Longo, 19 – 95125 Catania
tel. 095-430902; fax 095-441209; e-mail: [email protected]
Quaderno
L’Orto botanico per la scuola
Attività: La Natura a portata di Mano
A cura di Cristina Lo Giudice e Loredana Palermo
Il quaderno L’Orto botanico per la scuola 2012-2013 raccoglie una serie di
approfondimenti relativi agli argomenti trattati durante i laboratori educativi proposti alle
scuole dall’Orto botanico di Catania.
Indice
Estratto “La Natura a portata di Mano”
La Natura a portata di Mano ..................................................
La biodiversità ..........................................................................
Conservazione della biodiversità .....................................
Organismi vegetali ..................................................................
Piante vascolari ........................................................................
Identificazione...........................................................................
2
3
3
5
6
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Bibliografia ........................................................................................ 41
Sitologia............................................................................................... 42
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La Natura a portata di Mano
La biodiversità
Conservazione della biodiversità
Organismi vegetali
Piante vascolari
Identificazione
2
La biodiversità
Esistono numerose definizioni del termine
diversità biologica (biodiversità*), ma quella
ampiamente accettata, perché adottata dalle
Nazioni Unite al Vertice della Terra a Rio de
Janeiro (1992), considera la diversità biologica
come la variabilità degli organismi viventi di
qualsiasi origine, compresi gli ecosistemi terrestri,
marini e gli altri ecosistemi acquatici, e i complessi
ecologici di cui questi fanno parte. Questo include
la diversità all'interno delle specie (diversità
genetica), tra le specie e degli ecosistemi (UNEP,
1992).
Per comprendere l’importanza di questo
concetto è utile definire alcuni termini.
Il gene è un tratto di DNA contenuto nei
cromosomi che trasmette un particolare
carattere ereditario.
La specie è l’unità di base della classificazione biologica e può essere approssimativamente
definita come un gruppo di organismi capaci di incrociarsi tra loro e produrre progenie fertile.
Il sistema di nomenclatura attualmente utilizzato per indicare le specie è quello binomiale
introdotto da Linneo (tra la prima e la seconda metà del 1700). Il primo nome (generico) si
riferisce al Genere mentre il secondo (specifico) alla Specie propriamente detta. Definizioni
più precise possono essere costruite sulla base della somiglianza della sequenza del DNA o
della presenza di tratti specifici adattati localmente. Inoltre, in molti casi si utilizza il rango di
“sottospecie” trasformando la nomenclatura in trinomiale. Questo avviene in genere quando
la presenza di tratti genetici specifici, adattati localmente, permette di suddividere una specie
al proprio interno ferma restante la sua potenzialità riproduttiva. Ad esempio: Panthera tigris
tigris (tigre del Bengala) e Pantehra tigris altaica (tigre siberiana), in cui il nome ripetuto
rappresenta la sottospecie originaria o standard (ad esempio, Homo sapiens sapiens, l’uomo
moderno).
L’ecosistema è un’unità naturale costituita da tutte le piante, gli animali e i microorganismi
presenti in un’area e funzionale a tutti i fattori abiotici presenti nella stessa area.
* Il termine biodiversità è stato coniato in inglese nel 1980 e introdotto per la prima volta nel gergo scientifico
nel 1985.
Conservazione della biodiversità
L’esistenza di ambienti naturali (o habitat), come le foreste, le
praterie, le lagune, i sistemi fluviali e i litorali, è essenziale per la
vita sulla terra.
Gli habitat ospitano animali e vegetali, risultato di migliaia di anni
di evoluzione, che costituiscono una fonte insostituibile di risorse
anche per l’uomo. La conservazione della natura è pertanto un
obiettivo prioritario.
L’intervento indiscriminato dell’uomo ha alterato profondamente
l'ambiente in cui viviamo causando l’alterazione della diversità biologica sulla Terra.
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L’uomo può essere definito modificatore di biodiversità per la sua capacità di trasformare
l’ambiente, il paesaggio, gli ecosistemi e le specie dal periodo della rivoluzione neolitica e
dello sviluppo dell’agricoltura fino all’attuale era delle moderne tecnologie.
Le forme di sviluppo economico realizzate dall’uomo si sono
rivelate non compatibili con l’ambiente. L’uomo, soprattutto
con la rivoluzione industriale, ha spezzato gli equilibri esistenti
in natura, ponendo al termine dei processi i beni economici e
generando sostanze di rifiuto non riciclabili. Negli ultimi
trent’anni alcuni termini, introdotti durante gli incontri
dell’Onu per discutere sulle problematiche ambientali, sono
diventati di uso comune e mettono in luce le conseguenze
principali di questa situazione:
Insostenibilità - utilizzo senza criterio dell’ambiente da
parte dell’uomo.
Ingiustizia sociale - se l’ambiente è un bene collettivo
allora tutti dovrebbero poterne usufruire nella stessa
misura e contribuire, in egual misura, al suo
mantenimento.
Decadimento della qualità della vita - comparsa di nuove patologie e artificializzazione
(distacco dell’uomo dalla natura e dai suoi ritmi).
Considerando anche le piogge acide, la desertificazione, l’intensificarsi del naturale effetto
serra e effetto albedo, giungiamo a quella che possiamo definire crisi ecologica del XXI secolo
accompagnata da un elevato tasso di estinzione di specie viventi.
Sebbene l’estinzione sia un fenomeno che ha sempre accompagnato l’evoluzione della vita
sulla Terra fin dalle sue origini, l’attuale fenomeno non ha, in termini né quantitativi né di
frequenza, precedenti storici, essendo stimato da 100 a 1000 volte superiore rispetto a quelli
del passato.
L’estinzione moderna ha portato alla scomparsa di numerose famiglie di piante e animali per
la maggior parte localizzati nelle foreste pluviali tropicali.
Il tasso di estinzione, drammaticamente accelerato nell’ultimo mezzo secolo, coinvolge in
modo significativo le piante.
Le piante sono indispensabili per tutti gli esseri viventi, uomo
compreso; esse svolgono un ruolo ecologico fondamentale nella
biosfera, regolando con i propri processi biologici l'equilibrio
d’importanti fenomeni che stanno alla base della vita.
Per tutelare la biodiversità requisito fondamentale è la sua
conoscenza, intesa come conoscenza delle specie presenti in un
territorio da parte degli esperti ma anche, e soprattutto, una
conoscenza mirata a formare cittadini consapevoli.
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Organismi vegetali
I vegetali, unicellulari o pluricellulari che siano, sono organismi autotrofi foto sintetici in
grado di produrre sostanze organiche e ossigeno da composti elementari, utilizzando la luce
solare come fonte energetica. Le loro cellule sono caratterizzate dalla presenza di una parete
cellulare e di peculiari organuli: vacuoli e plastidi.
In passato, tra i vegetali erano inclusi anche i funghi o miceti, oggi da tutti considerati
appartenenti a un regno distinto (regno Fungi), nel quale sono inseriti anche i licheni
(associazioni simbiotiche di funghi e alghe unicellulari).
Il corpo dei vegetali può avere struttura diversa:
si definisce cormo una struttura distinta in organi specializzati: radice, fusto e foglie;
si definisce tallo una struttura vegetativa semplice, poco o per niente differenziata.
Dai più semplici ai più complessi possiamo distinguere gli organismi vegetali in:
Cianobatteri: una delle principali linee evolutive dei Bacteria, sono gli unici procarioti
a svolgere fotosintesi ossigenica, cioè con la liberazione finale di ossigeno; questo è
possibile grazie alla presenza di clorofilla. Noti anche con il nome di alghe azzurre, in
riferimento alla colorazione predominante, in realtà i cianobatteri possono assumere
tinte diverse, dall'azzurro al verde, al giallo, al rosso, al bruno e persino al nero, in
relazione alle differenti proporzioni dei diversi pigmenti presenti sia nella cellula che
nelle sostanze mucillaginose di rivestimento esterno.
Alghe: organismi acquatici fotoautotrofi appartenenti a phyla diversi del regno
Protista. Le alghe sono diffuse in tutti gli ambienti acquatici o umidi, trovandosi sia in
acque marine sia in quelle dolci, così come in alcuni ambienti terrestri; la loro
distribuzione è strettamente legata alla luce e alla temperatura.
Briofite: le più semplici piante terrestri definite non vascolari in quanto prive di
tessuti conduttori e parete lignificata. Le briofite possono riprodursi in modo
asessuato, attraverso la frammentazione del tallo (propagazione vegetativa) o tramite
la formazione di nuove gemme, in modo sessuato e attraverso la formazione di spore.
Le Briofite assorbono l’acqua anche attraverso la superficie corporea e pertanto sono
sensibili all’inquinamento e tendono a rarefarsi nelle città, dando luogo ai cosiddetti
“deserti di Briofite” degli ambienti urbani. Essendo sensibili selettivamente a
determinati inquinanti, possono essere usate come bioindicatori.
Le piante vascolari: Pteridofite, Spermatofite (Gimnosperme e Angiosperme)
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Piante vascolari
Le piante vascolari hanno un sistema di vasi per condurre l'acqua.
In ordine crescente di evoluzione, possiamo
distinguerle in tre grandi gruppi principali:
Pteridofite - Piante primitive senza fiori che si
riproducono tramite spore.
Molte Pteridofite hanno organi simili a foglie,
altre hanno fusti verdi fotosintetizzanti: gli
Equiseti sono senza foglie, con fusti verdi; i
Licopodi e le Selaginelle presentano foglie
strette e lunghe o squamiformi e le Felci foglie
(fronde) spesso allargate e senza un vero e
proprio fusto.
Spermatofite – Sono le piante che producono semi, organi specializzati per la protezione del
giovane embrione fino al momento della germinazione e della formazione della nuova
plantula. Si distinguono in:
Gimnosperme – Piante a portamento principalmente arboreo. Si caratterizzano per la
comparsa degli ovuli che dopo la fecondazione diventano semi. Come indica lo stesso nome,
Gymnosperma, il seme delle piante appartenenti a questo gruppo è nudo cioè non è contenuto
dentro un frutto. Gli ovuli e le sacche polliniche sono portati da brattee fertili che si riuniscono
a formare “primitive infiorescenze”, chiamate strobili o coni nei Pini, negli Abeti, nei Larici,
nei Cedri, ecc
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Angiosperme - Piante che hanno sviluppato un vero e proprio fiore. Il fiore è un organo
complesso e variabile che, in linea generale, è composto da parti sterili (calice e corolla) e da
parti fertili (stami e pistilli). In particolare il pistillo presenta un ovario, formato da foglie
modificate (carpelli) all’interno del quale sono racchiusi gli ovuli. Dopo la fecondazione, per
trasformazione dell’ovario e\o di altre parti del fiore, si genera il frutto.
All’interno delle Angiosperme possiamo fare un’ulteriore distinzione in Monocotiledoni e
Dicotiledoni, in base anche al numero di cotiledoni presenti nel seme.
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È possibile vedere alcune sezioni microscopiche e dettagliatamente descritte all’indirizzo:
http://www.dipbot.unict.it/frame/botgenit.htm
Frutto
Anatomicamente il frutto è composto da tre strati:
epicarpo, derivante dall’epidermide superiore della foglia carpellare
mesocarpo, derivante dal mesofillo
endocarpo, derivante dall’epidermide inferiore
Se alla formazione del frutto partecipa solo l’ovario, si generano veri frutti; se partecipano
anche altre parti del fiore (ricettacolo, asse fiorale) si generano falsi frutti (fragola in
Fragaria, siconio in Ficus, cinorrodio in Rosa, pomo in Malus).
Possiamo distinguere i frutti in diversi gruppi, a seconda delle caratteristiche che li
accomunano:
semplici o composti (infruttescenze), derivanti da infiorescenze semplici o composte
monocarpellari, se derivano da ovari con un solo carpello
pluricarpellari, se derivano da ovari con più carpelli fusi
monospermi, se racchiudono un solo seme
plurispermi , se racchiudono più semi
deiscenti, se a maturità si aprono per rilasciare i semi
indeiscenti, se a maturità rimangono chiusi
secchi o carnosi, in base alla consistenza e alla percentuale di acqua presente.
Alcuni esempi:
Legume – frutto secco deiscente, caratteristico dell’ordine delle Fabales o Leguminosae
(dal nome del frutto stesso). È formato da una sola loggia che a maturità si apre in due
valve, ognuna delle quali porta dei semi posti tutti sulla stessa linea. È sinonimo, più
popolare, di baccello. Per legumi si intendono anche tutte le piante da orto che
producono baccelli per l’alimentazione umana (fagioli, fave, ceci, piselli, lenticchie,
ecc.).
Bacca – frutto carnoso privo di nòcciolo, indeiscente (non si apre a maturità),
contenente numerosi semi, spesso con tegumento esterno elastico e resistente.
Drupa – è detto di un tipo di frutto carnoso dotato di un solo seme contenuto in un
endocarpo legnoso. Ad esempio, il frutto di molte rosacee coltivate come l’albicocca, la
pesca, la ciliegia, ecc.
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Identificazione
Conoscere la biodiversità significa, anche, saper riconoscere un organismo e poter assegnargli
un nome.
Per l’identificazione, abitualmente, si usano chiavi dicotomiche basate sullo schema della
classificazione biologica, “le Flore”, cioè una serie progressiva di scelte numerate tra due
opzioni che conducono alla determinazione prima della Famiglia, poi del Genere, ed infine
della Specie; spesso i caratteri differenziali sono difficili da osservare e da comprendere.
Gli stumenti di identificazione interattiva dell’Orto botanico di
Catania, realizzati all’interno del progetto europeo Key to Nature
in collaborazione con l’Università di Trieste, permettono di
scoprire il nome di una pianta in modo molto più semplice.
Queste nuove chiavi non raggruppano gli organismi secondo le
loro affinità evolutive: il loro scopo è l'identificazione, non la
classificazione.
Anche se la corretta identificazione di un organismo non è sempre
facile, il processo di identificazione è in realtà molto semplice.
Gli elementi più importanti di tale processo sono
un’osservazione accurata, l'attenzione al dettaglio e la corretta
interpretazione
di
ciò
che
si
vede
(metodologia
dell’investigazione scientifica).
Alla base di ogni indagine scientifica si pone, infatti, la differenza
tra l'osservazione (atto del vedere) dei particolari, la
deduzione, il guardare (l’insieme di sguardi che costruisce
l’immagine) e il vedere (abilità di cogliere i particolari, affinabile
con l'abitudine e l'esercizio).
La nuova chiave dicotomica Key to Nature contiene una serie di domande/risposte che
guidano al nome più probabile della specie osservata; attraverso il nome di un organismo si
ha accesso a un’infinità d’informazioni sull’organismo stesso: se è commestibile o velenoso, se
ha un valore economico, se è stato introdotto da altri paesi o se è spontaneo, etc.
È possibile dedurre anche altre informazioni, ad esempio la presenza di una data specie può
indicare la qualità dell’aria o dell’acqua nel luogo in cui cresce.
Alcuni consigli sull’uso della chiave dicotomica Key to Nature
Se si conosce poco sugli organismi da identificare, è meglio evitare di usare
affrettamente una chiave. Occorre prima studiare le caratteristiche più importanti
degli organismi che vogliamo identificare.
Tutti gli organismi hanno caratteri utili alla loro identificazione: alcuni sono molto
evidenti, altri meno. Un’attenta osservazione aiuta a evitare gli errori.
Le dimensioni nella chiave sono spesso espresse da un intervallo (ad es.: 5-10 cm). Nel
determinare le dimensioni relative a un particolare osservato è utile misurare almeno
10 casi dello stesso particolare per poi considerare la misura media.
Molte specie sembrano simili ma in realtà si differenziano per piccoli caratteri rispetto
ai quali occorre prestare maggiore attenzione durante l’osservazione. Verificate che il
vostro esemplare possieda tutti i caratteri specificati dalla chiave.
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Sentire l’odore di un fiore o di una foglia è un indizio attendibile da indagare, può
essere un buon carattere per l’identificazione ma, attenzione, provare il sapore può
essere pericoloso: molte piante sono velenose!
In caso d’incertezza sulla scelta è consigliabile verificare entrambe le opzioni per vede
dove guidano: l’opzione corretta diverrà subito evidente. Se questo non dovesse
succedere, occorrerà tornare indietro e ricominciare a distinguere i caratteri
dall’inizio.
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