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Cenni di Sistematica Vegetale


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Cenni di sistematica vegetale

La sistematica è la scienza che studia la diversità degli organismi con lo scopo di ricostruire l'intera cronologia degli eventi evolutivi che hanno portato alla separazione delle popolazioni in differenti stirpi ed alla modificazione evolutiva delle caratteristiche degli organismi associata a questi eventi. Scopo secondario ma importante della sistematica è di sintetizzare queste conoscenze, relative alle stirpi di organismi esistenti, in un sistema di classificazione non ambiguo, che possa poi orientare nella comprensione della vita e del mondo circostante. Questi sistemi di classificazione mettono in relazione i gruppi di organismi stabilendo tra di loro il grado di affinità derivante dalla distanza temporale della separazione evolutiva. Per la costruzione di questi sistemi di classificazione si studiano gli organismi dal punto di vista della morfologia, fisiologia, biochimica e biologia molecolare. Importante per la comprensione della storia evolutiva delle specie e dei gruppi sistematici è la biogeografia, che ne analizza la distribuzione nel mondo e la paleontologia che studia e classifica secondo la sistematica gli organismi fossili. Questi studi si avvantaggiano delle teorie e delle scoperte della tettonica (la scienza che studia le modificazioni della crosta terrestre) e della paleoclimatologia (la scienza che studia il clima delle epoche passate), che mirano a ricostruire la distribuzione delle terre emerse e le condizioni climatiche nel passato.
Le due attività principali dei sistematici vegetali sono la classificazione e l'identificazione delle piante. La classificazione è il collocamento di un entità (un organismo) in un sistema logico e organizzato di relazioni: il sistema di classificazione. Il sistema di classificazione è gerarchico e va dai raggruppamenti grandi ed inclusivi come il regno delle piante verdi (comprendente tutte le piante verdi) ai meno inclusivi, quali famiglie generi e specie.
I principali ranghi tassonomici costituenti i sistemi di classificazione sono i seguenti:

Rango tassonomico --- Esempio
Dominio --- Eukarya
Regno --- Plantae
Divisione (Phylum) --- Antophyta
Classe --- Monocotyledones
Ordine --- Poales
Famiglia --- Poaceae
Genere --- Zea
Specie --- Zea mais

Gli studiosi di botanica hanno sempre cercato, sin dall'antichità, di ordinare il mondo vegetale secondo degli schemi logici. In epoca moderna, a partire da Andrea Cesalpino (1519-1603), i botanici hanno cercato di costruire una classificazione "naturale". Questo termine, in mancanza di conoscenze sull'evoluzione, può avere significati differenti e finisce con il rispecchiare semplicemente le idee dell'autore. Sino alla scoperta dell'evoluzione quindi nessuno di questi schemi poteva seguire una logica filogenetica, perché la filogenesi (la scienza che studia l'evoluzione degli organismi e dei gruppi sistematici) non esisteva. Sono stati utilizzati quindi altri criteri, basati sulle somiglianze tra specie o gruppi sistematici e sull'esigenza di memorizzare questi schemi.
Negli ultimi decenni la sistematica si è evoluta molto rapidamente grazie anche agli studi compiuti nell'ambito della biologia molecolare e della biochimica, che hanno consentito di proporre numerosi sistemi di classificazione. Di seguito vi è uno dei sistemi di classificazione più aggiornati, basato su quanto proposto dall'Angiosperm Phylogeny Group nel 1998 e dagli autori di "Botanica sistematica un approccio filogenetico" (Judd et al., 2002). Come si può notare in esso dei grandi gruppi sistematici (briofite, pteridofite, gimnosperme, angiosperme monocotiledoni e angiosperme dicotiledoni) viene riconosciuto come gruppo valido soltanto quello delle angiosperme monocotiledoni. I cartellini dell'Orto Botanico di Cagliari sono stati realizzati, invece, secondo la vecchia nomenclatura (i gruppi sono indicati dal colore delle etichette) così come fanno la maggior parte delle guide floristiche e delle chiavi di determinazione delle flore. All'atto pratico, per chi è interessato al riconoscimento di una specie, il gruppo sistematico nel quale essa è inquadrata a livello di phylum o classe non è importante. Nelle tappe di VirtualOrto vengono fornite le informazioni principali relative ai grandi gruppi sistematici, dando la possibilità di individuare a quale gruppo appartengano le specie dell'Orto Botanico.

 

Schema tassonomico

Lo schema seguente ha lo scopo di fornire informazioni generali sul sistema tassonomico adottato anche in VirtualOrto, per un primo orientamento nel mondo dei viventi ed in particolare nel Regno vegetale. I Gruppi sistematici il cui nome è scritto tra "virgolette" non sono attualmente riconosciuti come gruppi sistematici validi, ma sono tradizionalmente conosciuti ed utilizzati per designare alcune grandi divisioni del Regno vegetale.

 

Domini

Il livello più generale del sistema tassonomico è quello dei Domini. I Domini sono tre.

Archaea
Procarioti, privi di membrana nucleare, plastidi, mitocondri ed altri organelli delimitati da membrane. Sono unicellulari, spesso aggregati in colonie. La riproduzione è asessuale per divisione cellulare. Ne sono state descritte meno di cento specie.


Bacteria
Privi di membrana nucleare, plastidi, mitocondri ed altri organelli delimitati da membrane. Sono unicellulari, spesso aggregati in colonie. La riproduzione è principalmente asessuale. Ad oggi sono state descritte 2600 specie di batteri, ma sono sicuramente molte di più. Vi sono tra di essi i cianobatteri capaci di fotosintesi e dotati di clorofilla a. Si conoscono ad oggi circa 7.500 specie di cianobatteri, anche se forse andrebbero raggruppati in circa 200 specie. Alcuni sono in grado di fissare l'azoto atmosferico.


Eukarya
Organismi eucarioti dotati di membrana nucleare ed altri organelli delimitati da membrane.
Comprende quattro regni.

 

Regni nel dominio Eukarya

Nei domini sono compresi dei Regni. Nel Dominio degli organismi che hanno cellule con un organizzazione eucariotica, al quale noi apparteniamo, sono compresi quattro regni:

Protista
Organismi unicellulari o pluricellulari. Le loro modalità di nutrizione includono l'ingestione., la fotosintesi o l'assorbimento. I funghi, le piante e gli animali sono gruppi pluricellulari spcializzati.

Animalia
Animali. Organismi pluricellulari eterotrofi con membrana nucleare e organelli dotati di membrana. Tipicamente dotati di mobilità.

Fungi
Funghi. Organismi pluricellulari o raramente unicellulari nei quali i nuclei sono presenti in un micelio continuo. I funghi sono eterotrofi. I membri del regno, escluso un phylum, formano importanti relazioni simbiotiche con le radici della piante (micorrize). I cicli riproduttivi includono fasi sessuate e asessuate. Ne sono state ad oggi descritte 70.000 specie.

Plantae
Organismi autotrofi (alcuni secondariamente eterotrofi) pluricellulari che presentano notevole differenziamento dei tessuti. Hanno pigmenti fotosintetici e carboidrati di riserva. Sono prevalentemente organismi terrestri. Il regno comprende 12 Phylum o divisioni.

 

Phylum (divisione)

All'interno dei regni vi sono i Phylum, o Divisioni. Nel regno Plantae sono 12:

"BRIOFITE"
Gruppo non riconosciuto valido in questo sistema di classificazione comprendente i tre Phylum del regno vegetale costituiti da organismi non vascolari.

Hepatophyta
Epatiche. Assieme ai due phyla successivi costituiscono le briofite. Sono accumunate dai gametangi pluricellulari con un involucro di cellule sterili. Le epatiche sono prive di tessuti conduttori specializzati e di stomi. I gametofiti sono tallosi o fogliosi e i rizoidi unicellulari. Cisrca 6.000 specie.

Anthocerophyta
Antocerote. Briofite con gametofiti tallosi.Sullo sporofito sono presenti stomi. Lo sporofito cresce da un meristema intercalare sino a che le condizioni sono favorevoli. Non vi è tessuto specializzato per la conduzione. Circa 100 specie.

Bryophyta
Muschi. Briofite con gameti fogliosi; gli sporofiti presentano modelli di deiscenza complessi. E' presente tessuto conduttore specializzato sia nei gametofiti sia negli sporofiti di alcune specie. I rizoidi sono pluricellulari. Sono presenti stomi sugli sporofiti. Se ne conoscono circa 9.500 specie.

TRACHEOFITE
Gruppo, considerabile a livello di sottoregno, comprendente le piante vascolari. Comprende i Phylum seguenti:

"PTERIDOFITE"

Psilotophyta
Psilofite. Sono isosporee,. Ne esistono due generi, uno dei quali presenta appendici simili a foglie sui fusti; entrambi i generi hanno sporofiti molto semplici privi di differenziazione tra radici e fusto. I gameti maschili sono mobili. Poche specie.

Lycophyta
Licofite. Sono piante vascolari isosporee o eterosporee caratterizzate dalla presenza di microfilli. Sono estremamente diversificate nel loro aspetto. Hanno tutte cellule spermatiche. Ve ne sono 10-15 generi e circa 1000 specie.

Sphenophyta
Equiseti. Un unico genere di piante vascolari isosporee, Equisetum, con fusti con nodi ben evidenti e costolature silicizzate. Gli sporangi sono raccolti in uno strobilo alla sommità del fusto. Le foglie sono squamiformi, i gameti maschili mobili. 15 specie viventi.

Pterophyta
Felci. In maggioranza isosporee. Posseggono megafilli. Il gametofito è più o meno indipendente e di norma fotosintetico. Sono presenti gametangi pluricellulari e cellule spermatiche mobili. Circa 11.000 specie.

"GIMNOSPERME"
Gruppo non riconosciuto come valido, comprende i 4 Phylum di piante vascolari seguenti (vedi tappa 1 per maggiori informazioni).

Cycadophyta
Cicadee. Hanno crescita secondaria lenta e foglie composte pinnate simili a quelle delle felci. Gli ovuli e i semi sono privi di protezione e d esposti all'aria. I gameti maschili sono flagellati ma vengono portati in prossimità dell'ovulo da un tubetto pollinico. Ve ne sono 11 generi con 140 specie.

Ginkgophyta
Ginkgo. Ha accrescimento cambiale considerevole e foglie a forma di ventaglio con nervature dicotomiche aperte. Gli ovuli e i semi sono esposti. L'involucro del seme è carnoso. I gameti maschili sono flagellati ma vengono portati in prossimità dell'ovulo da un tubetto pollinico. Ne esiste 1 sola specie.

Coniferophyta
Conifere. Accrescimento cambiale attivo e foglie semplici. Gli ovuli e i semi sono esposti. I gemeti maschili non sono flagellati. E' il gruppo delle gimnosperme più abbondante con circa 50 generi e 550 specie.

Gnetophyta
Gnetofite. Hanno caratteristiche che le rendono simili alle angiosperme, tra le quali la presenza di elementi delle trachee, non presenti nelle altre gimnosperme. Gameti maschili non flagellati. Sono il gruppo più vicino alla angiosperme. Ne esistono 3 generi con circa 70 specie.

ANTOPHYTA (ANGIOSPERME)
Sono le Angiosperme, le piante a fiore. Hanno gli ovuli racchiusi in carpelli e i semi racchiusi nel frutto. Sono estremamente diversificate sotto il profilo vegetativo ma sono caratterizzate dalla presenza del fiore, tipicamente impollinato da insetti. Diffusa anche l'impollinazione anemogama. I gametofiti sono estremamente ridotti. Caratteristico il processo di doppia fecondazione che origina lo zigote e l'endosperma. Se ne conoscono circa 235.000 specie.

CLASSI ALL'INTERNO DEL PHYLUM ANTOPHYTA:

Monocotyledones (Monocotiledoni)
Monocotiledoni. Le specie appartenenti a questa classe normalmente hanno le parti fiorali in multipli di tre; la nervatura delle foglie è di regola parallela; i fasci vascolari nella struttura primaria del fusto sono distribuiti in modo non ordinato; non esiste una vera crescita secondaria; è presente un solo cotiledone. Se ne conoscono circa 65.000 specie.
Nelle Monocotyledones sono compresi i seguenti Ordini: Acorales, Asparagales, Liliales, Dioscoreales, Nartheciales, Pandanales, Arecales, Bromeliales, Philydrales, Commelinales, Typhales, Juncales, Poales, Zingiberales.

"DICOTILEDONI"
Gruppo non riconosciuto come valido, comprende quelle Angiosperme che emettono due foglioline cotiledonali al momento della germinazione. Comprende i Phylum seguenti.

Eudicotyledones (Tricolpate)
Eudicotiledoni. Parti fiorali in multipli di 4 o 5; la nervatura delle foglie di regola reticolare; i fasci vascolari nella struttura del fusto sono distribuiti ad anello; molte specie presentano un cambio ed una vera crescita secondaria. Sono presenti due cotiledoni. Ne sono state descritte circa 165.000 specie. All'interno delle Eudicotiledoni sono compresi i seguenti Ordini: Ranunculales, Proteales, Vitales, Caryophyllales, Polygonales, Saxifragales, Santalales, Zygophyllales, Geraniales, Celastrales, Malpighiales, Oxalidales, Fabales, Rosales, Cucurbitales, Fagales, Myrtales, Brassicales, Malvales, Sapindales, Cornales, Ericales, Garryales, Solanales, Gentianales, Lamiales, Aquifoliales, Apiales, Dipsacales, Asterales.

ALTRE ANGIOSPERME

COMPLESSO DELLE PALEOERBE NON-MONOCOTILEDONI
Comprendente gli Ordini: Nymphaeales, Ceratophyllales, Piperales, Aristolochiales.

COMPLESSO DELLE MAGNOLIIDE
Comprendente gli Ordini:Magnoliales, Laurales, Iliciales.

Negli Ordini sono comprese le Famiglie, in queste i generi a cui appartengono le specie.

 

Bibliografia

Angiosperm Phylogeny Group, 1998.An ordinal classification for the families of flowering plants. Ann. Missouri Bot. Gard. 85:531-553.
Judd W.S., Campbell C.S., Kellogg E.A. & Stevens P.F., 2002. Botanica sistematica un approccio filogenetico. Piccin, Padova.
Raven P.H., Evert R.F. & Eichhorn S.E., 2002. Biologia delle piante. Zanichelli, Bologna.



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