34.2: Introduzione alla diversità vegetale

Dall'acqua alla terra

Il regno delle Piante apparve per la prima volta circa 410 milioni di anni fa, quando le alghe verdi passarono dall'acqua alla terra. Questa terra era un ambiente relativamente non colonizzato con ampie risorse. Gli ambienti terrestri offrivano anche più luce e anidride carbonica, richieste dalle piante per crescere e sopravvivere.

Tuttavia, le forti differenze tra terra e mare rappresentavano una sfida formidabile per le prime specie colonizzatrici che provocavano molti nuovi adattamenti che hanno portato all'ampia varietà di forme vegetali osservate oggi.

Uno dei primi adattamenti fu lo sviluppo di un rivestimento ceroso esterno, chiamato cuticole. Le cuticole servono a proteggere le piante dalla disidratazione, intrappolando l'umidità all'interno. Tuttavia, questo adattamento ha impedito lo scambio diretto di gas sulla superficie delle piante. Di conseguenza, i pori si sono sviluppati sulle superfici esterne delle piante che hanno permesso l'assorbimento dell'anidride carbonica e il rilascio di ossigeno.

Ulteriori strutture sono state necessarie per facilitare il trasporto di acqua e sostanze nutritive dal suolo alle porzioni superiori della pianta. Di conseguenza, si è sviluppato il tessuto vascolare che non serve solo a trasportare acqua e sostanze nutritive in tutte le aree della pianta, ma ha anche fornito supporto strutturale man mano che gli steli diventano più alti e più forti.

Per ospitare la riproduzione a terra, le piante terrestri hanno sviluppato i "gametangia" - strutture riproduttive che proteggono gameti ed embrioni dall'ambiente duro al di fuori della pianta. Nei maschi, questa struttura è chiamata antheridia, mentre nelle femmine, si chiama archegonia.

Diverse strategie si sono evolute per facilitare il trasporto dello sperma dall'antheridia alle uova all'interno dell'archegonia. Questi includono il nuoto dello sperma da una struttura all'altra, essere trasportati dal vento, o essere trasportati da impollinatori come api e uccelli. La modalità specifica utilizzata è unica per ogni classificazione delle piante. Dopo la fecondazione, gli ovuli vengono trattenuti all'interno dell'archegonia per proteggere e nutrire l'embrione in via di sviluppo, o sporofite.

Un altro importante adattamento riproduttivo è stata la generazione di semi. Anche se non tutte le piante terrestri sono semi, i semi sono vantaggiosi per molte ragioni. Senza queste strutture, le piante richiedono ambienti umidi per trasportare i gameti da un luogo all'altro. Spesso nelle piante senza semi, le spore maschili e femminili sono approssimativamente della stessa dimensione ed entrambe viaggiano. Tuttavia, le piante di semi contengono generalmente piccole spore maschili adattate per essere altamente mobili, chiamate grani di polline, che viaggiano verso gametofiti femminili per depositare lo sperma direttamente all'uovo. Una volta che si verifica la fecondazione, si forma un seme che contiene l'embrione vegetale e un apporto di sostanze nutritive.

Questi adattamenti hanno creato specie vegetali ben adattate alla vita in ambienti terrestri.

Principali linee di piante

Anche se esistono innumerevoli varietà di piante, tutte possono essere divise in uno dei tre gruppi: non vascolari, senza semi vascolare e semi vascolari. Le piante non vascolari sono le più ancestrali e meno complesse, tra cui muschi, fegato, e corna. Successivamente, le piante vascolari senza semi includono felci e code di cavallo, e sono stati il primo gruppo ad evolvere un sistema di trasporto vascolare. L'ultimo gruppo, piante di semi vascolari, comprende tutte le specie rimanenti. Questo gruppo è il più vario e occupa la più ampia gamma di habitat, ed è diviso in due sottogruppi principali, angiosperme e gimnosperme. Le angiosperme includono tutte le piante da fiore e da fruire, con polline trasportato dal vento o trasportato dagli impollinatori. I gymnosperms sono piante non fiorenti, tra cui conifere, cicadi e alberi di ginkgo. Queste specie producono semi nudi non protetti da frutta e polline trasportati dal vento.

Prima che le piante colonizzassero la terra dal mare,

i continenti erano aridi.

Oggi milioni di specie di microbi, piante e animali

popolano la terra, ed è stata l'evoluzione delle piante terrestri

a rendere possibile tutto ciò.

Per comprendere questa incredibile trasformazione,

è necessario in primo luogo capire

cosa esattamente sono le piante, e come sono evolute per affrontare

la sfida della vita sulla terra.

Ci sono alcune caratteristiche

che condividono tutte le piante, dagli alberi più alti

al più piccolo muschio.

Innanzitutto, tutte le piante sono eucarioti multicellulari.

In secondo luogo, le piante creano il pigmento fotosintetico,

la clorofilla, negli organelli chiamati cloroplasti,

permettendo loro di produrre il proprio cibo usando l'energia

del sole.

In terzo luogo, tutte le piante hanno cellule circondate

da pareti di cellulosa.

Infine, tutte le piante hanno un ciclo di vita

caratterizzato dall'alternanza di generazioni,

definita come la transizione tra stadi multicellulari

aploidi e diploidi durante il ciclo vitale.

Per generazioni si intendono due diverse fasi multicellulari

nel ciclo vitale.

Una fase è il gametofito aploide.

Il gametofito produce gameti mediante mitosi,

che si fondono durante la fecondazione a formare una cellula diploide,

che subisce poi la mitosi per trasformarsi in uno sporofito.

Lo sporofito, a sua volta, produce spore aploidi

tramite meiosi, e completa il ciclo dando origine

a nuovi gametofiti.

Benché tutte le piante condividano queste caratteristiche,

ci sono forti differenze tra i diversi lignaggi vegetali

nel modo in cui si esprimono alcune di queste caratteristiche.

Le piante terrestri si dividono in tre gruppi principali: le non vascolari,

le piante vascolari senza semi e le piante da seme.

Ciascuno di questi gruppi contiene molte migliaia di specie.

Con il progredire del tempo evolutivo, i tre gruppi

hanno sviluppato tratti diversi caratterizzanti -

dal tessuto vascolare all'evoluzione dei frutti.

Nel loro insieme, questi adattamenti hanno consentito alle piante

di dominare la maggior parte dei biomi terrestri.