Caratteristiche delle piante - botanica

Il Regno delle piante è accomunato da alcune caratteristiche morfologiche e fisiologiche presenti nelle specie che lo formano. Le caratteristiche in comune possono essere osservate, analizzate e spiegate in chiave funzionale e fisiologica. La struttura elementare delle piante è altamente conservata e può essere facilmente schematizzata. La possibilità di schematizzare, in gruppi o sottosistemi funzionali, una pianta lascia intendere che gli organismi vegetali sono altamente organizzati nella loro morfologia, nella loro fisiologia e anche nella loro strategia di sopravvivenza e riproduzione.

Organizzazione

Le piante hanno uno schema organizzativo comune che la cui presenza deriva dalla discendenza da un comune precursore ancestrale. L'organizzazione delle piante in organi specializzati, analoghi da specie a specie, ne è la prova. Una pianta è strutturalmente formata da organi simili: radici, fusto, foglie, rami, etc.

La disposizione interna alla cellula vegetale segue un medesimo criterio di organizzazione. Le cellule vegetali, infatti, sono organizzate internamente in compartimenti separati tra loro ma comunicanti. I compartimenti, od organuli, assolvono diverse funzioni e sono comuni da cellula a cellula. I mitocondri, ad esempio operano processi metabolici legati alla trasformazione dell'energia mentre nei cloroplasti avviene la fotosintesi clorofilliana.

Utilizzo e trasformazione dell'energia

Il metabolismo delle piante è di tipo autotrofo poiché i vegetali sono capaci di sintetizzare in autonomia i composti a base di carbonio. Tutte le piante, per questo motivo, appartengono alla classe ecologica dei produttori primari poiché formano biomassa utile per il consumo da parte degli erbivori. La produzione di biomassa avviene grazie alla fotosintesi clorofilliana che permette di convertire l'energia solare in energia chimica, attraverso una serie di reazione altamente ordinate. L'energia trasformata può essere conservata all'interno di molecole ad alto contenuto energetico che possono essere, successivamente, demolite tramite ossidazione per ricavare nuovamente l'energia in esse contenuta.

Utilizzo dell'acqua

Tutte le piante necessitano dell'acqua per finalizzare alcuni, importanti, processi metabolici. L'acqua è normalmente prelevata dal suolo tramite le radici ma, in alcuni casi, può essere estratta dall'umidità dell'aria tramite le radici avventizie. L'acqua è trasportata, contro la forza di gravità verso ogni tessuto della pianta, indipendentemente dall'altezza. In alcuni alberi può essere trasportata anche a centinaia di metri d'altezza rispetto al suolo.

L'acqua è indispensabile per diversi motivi:

• Permette il mantenimento della turgidità della cellula vegetale, tramite la pressione di turgore.
• Permette l'esecuzione delle reazioni metaboliche poiché gli enzimi e le molecole lavorano in ambiente acquoso.
• Nella fotosintesi clorofilliana è l'accettore finale di elettroni.

Risposta agli stimoli

Le piante sono capaci di rispondere agli stimoli esterni in diversi modi. Qualsiasi evento che possa perturbare la normale fisiologia della pianta è considerato uno stimolo. L'assenza di luce, la presenza di una concentrazione elevata di sale nel suolo, o la carenza di acqua sono degli stimoli ai quali la pianta deve rispondere. Una caratteristica comune del regno vegetale è che tutte le piante, anche se in misura diversa, sono capaci di rispondere agli stimoli cercando di mitigare gli eventuali effetti negativi. Entro certi limiti, che possono essere definiti in base all'intensità dello stimolo oppure alla sua durata, la pianta è capace di rispondere con l'intento di bilanciare lo stimolo. Per questo motivo quando, ad esempio, il suolo è povero d'acqua (stimolo) la pianta rallenta la traspirazione (risposta) per limitare la perdita d'acqua verso l'esterno.

Crescita ed espansione

L'accrescimento delle piante avviene per ragioni di vantaggio. Le piante crescono in altezza, attraverso il fusto per ricavare più luce, mentre crescono in profondità, tramite le radici, per assorbire più acqua dal suolo. L'accrescimento apicale e radicale necessita di un ispessimento del fusto che prende il nome di accrescimento radiale ed è dettato dalla necessità di sostenere la pianta in modo molto stabile. La capacità di crescere sia in larghezza sia in lunghezza è una caratteristica intrinseca delle specie.

Riproduzione

La riproduzione delle piante segue uno schema comune a tutte le specie: il ciclo aplodiplonte altrimenti conosciuto come meiosi sporica. In questo ciclo vitale coesistono due generazioni che differiscono dalla forma e dal corredo genomico. La generazione definita sporofito (sporofitica) è diploide e produce le spore (aploidi) che, germinando formano la generazione del gametofito (gametofitica) la quale produce il gamete maschile e quello femminile. L'unione dei gameti porta alla formazione dello sporofito.

Evoluzione

Al pari degli altri organismi viventi anche le piante si evolvono attraverso i meccanismi propri della genetica. L'evoluzione garantisce una migliore capacità di sopravvivere e di competere per le risorse con le altre specie grazie all'acquisizione di nuovi geni oppure all'alterazione di quelli già presenti. Attraverso l'evoluzioni, ad esempio, una pianta può adattarsi a un nuovo bioma oppure può acquisire una resistenza nei confronti di elementi biogeni, ad esempio nei confronti dei parassiti, oppure abiogeni.

L'evoluzione è un processo continuo che modella gli organismi fin dalla loro comparsa. I fenomeni alla base dell'evoluzione possono essere del tutto casuali, ad esempio tramite errori nel metabolismo del DNA, oppure possono derivare dalla trasposizione di tratti genetici da organismo a organismo tramite vettori, normalmente virali.

I processi evolutivi permettono alle piante di acquisire nuove caratteristiche che possono essere visibili (caratteristiche fenotipiche) oppure non direttamente visibili (caratteristiche genotipiche). Quando una nuova caratteristica porta un vantaggio con sé, ad esempio perché permette all'individuo di migliorare la propria capacità di sopravvivenza o di riproduzione, allora avviene un processo evolutivo. Le alterazioni del DNA, tuttavia, non sono sempre positive; in alcuni casi possono modificare importanti tratti genomici che risultano in uno svantaggio per la pianta.