Botanica, storia ed evoluzione delle piante
La botanica è la scienza che studia gli organismi vegetali e le piante.
La pianta è definita come un organismo pluricellulare e autotrofo, cioè in grado di produrre da sé le sostanze organiche di cui ha bisogno per vivere.
La botanica probabilmente è tra le prime, se non la prima forma di scienza, poiché riconoscere le piante, le proprietà e le caratteristiche, ha contribuito all’evoluzione dell’homo sapiens. Grazie alle piante e alla loro conoscenza l’uomo si è nutrito, curato, ha costruito ripari e mezzi che gli hanno consentito di evolversi sempre di più.
Ma la botanica ha anche il grande merito di avere influenzato e posto le basi per lo sviluppo di altri rami della scienza, come la chimica, la biologia e la fisica. Tutti gli scienziati hanno sempre preso spunto dall’osservazione e dallo studio di alberi ed esseri vegetali.
Lo studio delle piante, e soprattutto la scoperta della fotosintesi, diedero grande impulso:
- alla fisica, portando ad approfondire la conoscenza dei gas atmosferici e mettendo le basi che hanno portato ad enunciare il primo principio della termodinamica;
- alla chimica e alla cromatografia (tecnica per separare i pigmenti delle foglie) che è oggi largamente usata in biochimica;
- alla biologia, portando Robert Brown (1773-1858) a scoprire i moti browniani interni alle cellule, ed a Gregor Medel (1822 – 1884) di scoprire le basi della genetica.
In poche parole è grazie alla diffusione delle piante ed alla botanica che le studia, che si è avuta la nascita e lo sviluppo di molte altre scienze fondamentali per l’evoluzione dell’uomo.
Il più importante studioso di botanica fu Carl Von Linnèe (1707-1778), conosciuto in Italia come Linneo, è stato un medico, botanico, naturalista e accademico svedese, considerato il padre della moderna classificazione scientifica degli organismi viventi. Nella sua opera più importante, intitolata Systema Naturae, esso divide la natura in tre Regni:
Vegetale, Animale e Minerale.
Ogni Regno è stato suddiviso secondo una gerarchia di gruppi:
- Razza o varietà
- Specie (gruppi di razze)
- Genere (gruppi di specie)
- Famiglia (gruppi di generi)
- Ordine (gruppi di famiglie)
- Classe (gruppi di ordine)
- Sottodivisione o subphylum (gruppi di classi)
- Divisione o phylum (gruppi di sottodivisione o subphylum)
Tale opera pur essendo stata superata dalle nuove scoperte, è rimasta un’opera fondamentale per lo sviluppo della biologia. Oggi numerosi organismi che erano stati inseriti da Linneo nel regno Vegetale, formano invece altri regni:
- regno dei Funghi (sono organismi eterotrofi)
- regno delle Monere o batteri (sono microscopici organismi unicellulari procarioti)
- regno dei Protisti (sono organismi eucarioti unicellulari autotrofi o eterotrofi).
Il processo principale che ha reso possibile lo sviluppo e la diffusione delle piante sulla terrà è la fotosintesi.
Questo processo biologico, sfrutta l’energia luminosa del Sole per favorire la fusione di 6 molecole di diossido di carbonio con 6 molecole di acqua, dando così origine ad 1 molecola di glucosio e 6 di ossigeno, secondo la seguente relazione chimica:
energia solare
6CO2 + 6H2O ————> C6H12O6 + 6O2
Tale reazione chimica avviene tramite dei pigmenti organici quali: 
- la clorofilla
- i carotenoidi
- le ficobiline (presenti solo nelle alghe)
la maggior parte di essi si trovano nelle foglie, in modo da riuscire a catturare oltre il 90% dell’energia luminosa che viene trasmessa al centro di reazione per essere impiegato nella fotosintesi.
In realtà esistono due tipi diversi di unità fotosintetiche chiamate fotosistemi. Si distinguono, il fotosistema I ed il fotosistema II, in quanto hanno una diversa capacità di assorbimento della radiazione solare (sotto forma di fotoni), il primo infatti riesce ad assorbire la radiazione fino ad un picco di 700nm (nanometro), mentre il secondo solo fino a 680nm (nanometro).
energia elettromagnietica e lunghezza d’onda della luce
Le piante, in base alla loro struttura, sono state suddivise dai botanici in due categorie: le tallofite e le cormofite.
Le tallofite sono piante con una struttura semplice, senza organi differenziati. Le cellule che costituiscono queste piante sono tutte uguali tra loro e svolgono tutte le stesse funzioni. A questo gruppo appartengono le alghe pluricellulari e i muschi.
Le cormofite sono piante con una struttura complessa formata da organi differenziati. Il loro corpo è formato da parti molto differenti che hanno funzioni specifiche. Di questo gruppo fanno parte felci, gimnosperme e angiosperme che sono piante terrestri. Esse possiedono tessuti di sostegno per stare erette, tessuti di rivestimento, vasi conduttori (per la presenza dei quali vengono chiamate piante vascolari).
Dagli organismi unicellulari più semplici si sarebbero formate prima le alghe, organismi acquatici pluricellulari, poi i muschi e le felci e poi via via piante più evolute.
Soffermiamoci in particolar modo sulle angiosperme e gimnosperme, che sono le piante terrestri che hanno letteralmente colonizzato quasi ogni tipo di terra emersa.
Le gimnosperme sono il primo grande gruppo di vegetali comparso sulla Terra e si riproducono attraverso i semi, che non sono contenuti nei frutti ma sono esterni. Le rappresentanti più diffuse di questo gruppo sono le conifere, con oltre 600 specie, che hanno foglie sottili e allungate e sono sempreverdi, cioè non rimangono mai senza foglie. Delle conifere fanno parte pini, abeti, larici e sequoie. Sono in genere piante legnose che danno vita ad arbusti e grandi alberi. Possono raggiungere anche i 200- 300 anni d’età.
Le angiosperme pur essendo comparse per ultime sulla Terra, sono le piante più diffuse, si contano oltre 250.000 specie. Le troviamo in tutti gli ambienti con forme diversissime, dalle erbe agli alberi. Tutte, però, hanno fiori e ovuli protetti con ovario, che dopo la fecondazione si trasforma in frutto.
La loro prima classificazione si basa sul numero di cotiledoni presenti nel seme, e quindi vengono divise in monocotiledoni e dicotiledoni.
I monocotiledoni hanno il fusto erbaceo, la radice fascicolata, le foglie lunghe e strette e il seme con un solo cotiledone. È il gruppo meno numeroso con circa 50.000 specie e comprende anche le graminacee (cereali).
Il gruppo delle dicotiledoni è quello più numeroso, comprende quasi 200.000 specie, molto diverse tra loro per dimensione e diffusione. Esse vengono suddivise, per le diverse forme dei loro fiori, in due grandi gruppi:
- piante con fiori piccoli, poco vistosi e poco colorati, l’impollinazione avviene per opera del vento;
- piante con fiori colorati e profumati, il loro colore e il profumo sono indispensabili visto che l’impollinazione è fatta generalmente dagli insetti.
Le dicotiledoni sono importanti, perché vengono utilizzate dall’uomo per ricavarne alimenti, come le piante da frutto, gli ortaggi, le viti, e per la prodizione di farmaci e utilizzate nell’industria tessile (fibre vegetali).
Tutto quello che ci circonda e che oggi conosciamo è solo una piccolissima parte di ciò che resta di una lunga e lenta selezione. Le prime piante comparse sulla faccia della terra, circa 430 milioni di anni fa, sono completamente diverse da quelle che conosciamo oggi e bisogna considerare che circa il 99% delle forme di vita si sono estinte. Ogni forma vivente oggi esistente è il risultato di una lunghissima e attenta selezione naturale, ma ciò non vuol dire che tutti gli organismi viventi si siano evoluti.
L’evoluzione porta generalmente alla comparsa di organismi più complessi, ma questo non costituisce un processo continuo e inesorabile. Nessun organismo è più o meno evoluto, ma sicuramente è più o meno adatto alla sopravvivenza.
Attualmente si conoscono circa 2 milioni di specie vegetali e secondo una stima del Crowther Lab di Zurigo nel pianeta ci sono 3.000 miliardi di alberi, praticamente 420 per ogni abitante. Abbiamone cura!
Fonti bibliografiche e fotografiche: pixabay.com. – impariamoinsieme.com/classificazione-delle-piante/. – crowtherlab.com. – Adriana Rigutti, Botanica, Giunti editore s.p.a.
