____ Piante succulente "il deserto"
Viene chiamato "deserto" il settore dell'Orto Botanico destinato all'esposizione delle specie succulente all'aperto, nel quale si possono distinguere due sottosettori: quello delle piante di origine africana e quello delle piante di origine americana. Questa distinzione ha un importante significato evolutivo in quanto l'origine delle zone aride è avvenuta in un periodo successivo all'apertura dell'Oceano Atlantico, iniziatasi a partire dal Cretaceo.
Le principali famiglie di piante succulente, le Cactaceae, esclusive del continente americano e le Euphorbiaceae, esclusive di quello africano hanno evoluto i loro adattamenti all'aridità in maniera indipendente sulle due sponde dell'Atlantico. La necessità di sopravvivere in un ambiente così peculiare ha portato queste famiglie a sviluppare in molti casi i medesimi adattamenti._______________________________________________________
Approfondimento: Evoluzione convergente.
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Forze selettive simili, che agiscono su piante che crescono in habitat simili, ma in differenti regioni del mondo, spesso determinano somiglianze apparenti tra specie lontane dal punto di vista evolutivo. Questo processo prende il nome di evoluzione convergente. Un esempio è dato dalle caratteristiche adattative delle piante che crescono in climi desertici - succulenza, fusti colonnari, spine protettive e foglie ridotte. Tre famiglie del tutto diverse di piante a fiori, le Euphorbiaceae, le Cactaceae e le Asclepidiaceae, presentano specie che hanno sviluppato queste caratteristiche. I rappresentanti succulenti delle Euphorbiaceae e delle Asclepiadaceae si sono evoluti da piante provviste di foglie del tutto dissimili l'una dall'altra.
Queste famiglie si sono evolute separatamente in diverse zone aride del globo. Con l'eccezione di un'unica specie, le Cactaceae sono esclusive delle Americhe mentre i rappresentanti succulenti delle Euphorbiaceae e delle Asclepiadaceae crescono principalmente nelle regioni desertiche asiatiche e in particolar modo africane, dove svolgono un ruolo ecologico simile a quello dei cactus americani. Interessante notare come l'adattamento della fotosintesi CAM (vedi sotto) si sia sviluppato indipendentemente nelle tre famiglie a partire da individui con fotosintesi C3._______________________________________________________
Approfondimento: Fotosintesi di tipo CAM.
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In molte piante succulente, come le Cactaceae e le Crassulaceae si è evoluta una peculiare strategia per la fotosintesi, scoperto per la prima volta nelle Crassulaceae e per questo chiamato CAM (meccanismo acido delle Crassulaceae).
Il problema delle piante che vivono in climi aridi è che per poter fare la fotosintesi hanno bisogno di aprire gli stomi per effettuare scambi gassosi con l'esterno, cioè prendere dall'atmosfera anidride carbonica e liberarsi dell'ossigeno prodotto con la fotosintesi. Quando le piante aprono gli stomi per gli scambi gassosi un pò dell'acqua contenuta nella pianta evapora sotto forma di vapore acqueo. Questo è un processo puramente fisico, dovuto al fatto che l'umidità interna della pianta è superiore a quella presente nell'atmosfera e la pianta non può fare nulla per evitarlo completamente.
I fattori climatici influenzano la perdita di acqua da parte delle piante, in particolare bassa umidità atmosferica, elevata temperatura e ventosità incrementano la perdita di acqua per evitare la quale nel mondo vegetale si sono evolute diverse strategie. Un sistema drastico ma efficace è quello di chiudere gli stomi, ma in questa condizione le piante non possono fotosintetizzare e alla lunga muoiono di "fame". Altri meccanismi sono quelli per la protezione degli stomi dagli eventi atmosferici sopra citati, riparandoli con una fitta peluria o, come fanno molte succulente, proteggendoli dal vento negli incavi delle costolature del fusto. La strategia forse più raffinata per permettere alle piante gli scambi gassosi necessari alla fotosintesi con la minima perdita di acqua è però quella messa in atto dalle piante CAM. Queste hanno evoluto una "separazione temporale" al fine di permettere alle loro cellule che operano la fotosintesi di fissare l'anidride carbonica al buio. L'anidride carbonica viene immagazzinata di notte nei vacuoli delle cellule fotosintetiche sotto forma di acido malico e viene prelevata di giorno per effettuare la fotosintesi. Questo meccanismo consente alle piante CAM di aprire gli stomi per effettuare gli scambi gassosi di notte, quando la temperatura è più bassa e l'aria più umida e sfruttare di giorno l'anidride carbonica accumulata per operare la fotosintesi quando è disponibile la radiazione solare. Grazie a questo meccanismo una pianta CAM può effettuare gli scambi gassosi perdendo solo 50-100 g di acqua per ogni grammo di anidride carbonica assorbito dall'atmosfera contro i 250-500 di piante che hanno differenti meccanismi per al fotosintesi. Durante i periodi di prolungata siccità le piante CAM possono tenere chiusi gli stomi sia di giorno che di notte, fissando nuovamente, a bassa velocità metabolica, l'anidride carbonica prodotta durante la respirazione. In questo modo possono rallentare molto, ma senza fermare completamente, il loro metabolismo.
Questo adattamento è molto diffuso nel mondo vegetale: sono circa 23 le famiglie di Angiosperme che lo adottano. Anche se è un meccanismo adottato soprattutto da succulente non tutte le piante CAM sono succulente, due esempi sono l'ananas (Ananas Comosus) e Tillandsia usneoides, due Bromeliaceae (vedi tappa 5). Vi sono anche piante CAM non angiosperme, come Welwitschia mirabilis (una "gimnosperma", vedi tappa 1) e alcune "pteridofite".
