Orto Botanico Dipartimento di Scienze biologiche, geologiche e ambientali

Università degli Studi di Catania Via A. Longo, 19 – 95125 Catania

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Quaderno

L’Orto botanico per la scuola

2012-2013

A cura di Cristina Lo Giudice e Loredana Palermo

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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 .................................................. 2

� La biodiversità .......................................................................... � Conservazione della biodiversità ..................................... � Organismi vegetali .................................................................. � Piante vascolari ........................................................................ � Identificazione...........................................................................

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Bibliografia ........................................................................................ Sitologia...............................................................................................

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La Natura a portata di Mano

� La biodiversità � Conservazione della biodiversità � Organismi vegetali � Piante vascolari � Identificazione

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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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