Che cos'è l'anatomia vegetale? Prima i tessuti
Anatomia significa struttura interna di un corpo. Nelle piante la studiamo tagliando fettine sottilissime (sezioni trasversali) e guardandole al microscopio. Un tessuto è un gruppo di cellule con la stessa origine che svolgono insieme un compito.
Tessuti meristematici (tessuti che si dividono)
- Meristema apicale: alle punte di radice e germoglio; allunga la pianta (crescita primaria).
- Meristema intercalare: tra tessuti già maturi, alla base delle foglie o negli internodi delle graminacee; aiuta a ricrescere dopo il pascolo.
- Meristema laterale: ai lati (cambio vascolare, cambio del sughero); ingrossa la pianta (crescita secondaria).
Tessuti permanenti (cellule che hanno smesso di dividersi)
- Semplici (un solo tipo di cellula): parenchima (cellule vive a parete sottile che accumulano cibo e fanno la fotosintesi), collenchima (cellule vive ispessite agli angoli con pectina; danno un sostegno flessibile ai fusti giovani e ai piccioli), sclerenchima (cellule morte con spesse pareti di lignina: fibre lunghe e sclereidi corte, come i granelli nella pera o il guscio duro della noce).
- Complessi (più tipi di cellule): xilema (porta acqua e sali minerali; tracheidi, vasi, fibre dello xilema, parenchima dello xilema) e floema (porta il cibo; cellule dei tubi cribrosi, cellule compagne, parenchima del floema, fibre del floema). Le gimnosperme non hanno vasi nello xilema e hanno cellule albuminose al posto delle cellule compagne.
Lo xilema formato per primo è il protoxilema; quello formato dopo è il metaxilema. Nei fusti il protoxilema sta verso il centro (endarco); nelle radici sta verso l'esterno (esarco).
I tre sistemi di tessuti e i loro compiti
1. Sistema dei tessuti epidermici (la pelle)
È il rivestimento esterno. Comprende l'epidermide (un solo strato di cellule strette, spesso coperto da una cuticola cerosa che frena la perdita d'acqua; le radici non hanno cuticola), gli stomi e i peli. Uno stoma è un minuscolo poro circondato da due cellule di guardia: a forma di fagiolo nelle dicotiledoni, a forma di manubrio nelle graminacee. Le cellule speciali vicine sono le cellule sussidiarie. Gli stomi regolano lo scambio di gas e la perdita d'acqua (traspirazione). I peli radicali sono formati da una sola cellula e assorbono acqua; i tricomi del fusto hanno spesso molte cellule e riducono la perdita d'acqua.
2. Sistema dei tessuti fondamentali (il riempimento)
Tutti i tessuti tranne l'epidermide e i fasci vascolari: parenchima, collenchima e sclerenchima di corteccia, periciclo, midollo e raggi midollari. Nelle foglie il tessuto fondamentale è il mesofillo (cellule a parete sottile con cloroplasti). Compiti: riserva, sostegno e fotosintesi.
3. Sistema dei tessuti vascolari (i tubi)
Xilema e floema insieme formano i fasci vascolari. Compiti: lo xilema porta acqua e sali minerali verso l'alto; il floema porta il cibo a tutte le parti.
- Fascio aperto: ha il cambio tra xilema e floema, quindi può produrre nuovo tessuto (fusti di dicotiledoni).
- Fascio chiuso: senza cambio (monocotiledoni).
- Radiale: xilema e floema su raggi diversi, alternati (radici).
- Conjoint (concentrico accostato): xilema e floema sullo stesso raggio (fusti, foglie). Di solito collaterale, con il floema all'esterno e lo xilema all'interno.
Radice di dicotiledone e radice di monocotiledone
Radice di dicotiledone (come il girasole)
Da fuori verso dentro: epiblema (strato esterno con i peli radicali) → corteccia (molti strati di parenchima lasso) → endodermide (un solo strato di cellule a botte, con bande del Caspary impermeabili di suberina sulle pareti laterali) → periciclo (pochi strati a parete spessa; dà origine alle radici laterali e, più tardi, a una parte del cambio vascolare) → fasci vascolari radiali con da 2 a 4 gruppi di xilema (diarca fino a tetrarca) → midollo piccolo o assente. Il parenchima tra xilema e floema è il tessuto congiuntivo. Tutti i tessuti all'interno dell'endodermide (periciclo, fasci, midollo) formano insieme la stele. Le radici di dicotiledoni mostrano poi la crescita secondaria.
Radice di monocotiledone (come il mais)
Gli strati di base sono gli stessi, ma ha più di 6 gruppi di xilema (poliarca), un midollo grande e ben sviluppato, e nessuna crescita secondaria.
Fusto di dicotiledone e fusto di monocotiledone
Fusto di dicotiledone (come il girasole)
Epidermide con cuticola e peli, pochi stomi → ipoderma di collenchima (dà forza al fusto giovane) → corteccia di parenchima → lo strato più interno della corteccia, ricco di amido, detto guaina amilifera (endodermide) → periciclo a chiazze a mezzaluna di sclerenchima sopra ogni fascio → fasci vascolari in un anello, ciascuno conjoint, collaterale, aperto con protoxilema endarco → raggi midollari di parenchima tra i fasci → un grande midollo centrale.
Fusto di monocotiledone (come il mais)
Un ipoderma sclerenchimatico, poi tessuto fondamentale di parenchima con molti fasci sparsi. Ogni fascio è conjoint, collaterale, chiuso e circondato da una guaina del fascio di sclerenchima. I fasci periferici sono più piccoli di quelli centrali. Manca il parenchima del floema e nei fasci ci sono cavità contenenti acqua. Non si distinguono con chiarezza corteccia, endodermide, periciclo e midollo.
Foglia dorsiventrale (dicotiledone) e foglia isobilaterale (monocotiledone)
Foglia dorsiventrale (dicotiledone)
Tre parti in una sezione verticale: l'epidermide sul lato superiore (adassiale) e inferiore (abassiale), con cuticola; il lato inferiore di solito ha più stomi (quello superiore può non averne). Tra le due epidermidi sta il mesofillo: il parenchima a palizzata (cellule alte e strette, sotto l'epidermide superiore) e il parenchima spugnoso (cellule rotonde od ovali, sciolte, con grandi spazi d'aria, più in basso). I fasci vascolari si trovano nelle nervature e nella nervatura centrale, ciascuno circondato da uno strato di cellule della guaina del fascio a parete spessa. La grandezza dei fasci dipende dalla grandezza delle nervature.
Foglia isobilaterale (monocotiledone)
Stomi su entrambe le pagine, e il mesofillo non è diviso in palizzata e spugnoso. Nelle graminacee alcune cellule dell'epidermide superiore lungo le nervature diventano grandi, vuote e incolori: sono le cellule bulliformi. Quando sono piene d'acqua la foglia è piatta; quando perdono acqua (col tempo secco) la foglia si arrotola verso l'interno e perde meno acqua. Le nervature sono parallele, quindi in sezione trasversale i fasci hanno quasi tutti la stessa grandezza (tranne i principali).
Dicotiledoni e monocotiledoni: una tabella
| Caratteristica | Dicotiledone | Monocotiledone |
|---|---|---|
| Gruppi di xilema nella radice | 2–4 | Più di 6 |
| Midollo della radice | Piccolo o assente | Grande |
| Fasci del fusto | In anello, aperti | Sparsi, chiusi, con guaina |
| Ipoderma del fusto | Collenchima | Sclerenchima |
| Foglia | Dorsiventrale; palizzata + spugnoso | Isobilaterale; nessuna divisione |
| Stomi | Più sul lato inferiore | Circa uguali sui due lati |
| Crescita secondaria | Sì (cambio) | Di solito no |
Formule e definizioni chiave
- Sistemi di tessuti: epidermico (pelle) + fondamentale (riempimento) + vascolare (xilema + floema)
- Fascio aperto = ha il cambio; fascio chiuso = senza cambio
- Radiale = xilema e floema su raggi diversi (radici); conjoint = stesso raggio (fusti, foglie)
- Xilema del fusto: endarco (protoxilema dentro); xilema della radice: esarco (protoxilema fuori)
- Radice di dicotiledone 2–4 xilemi (diarca–tetrarca); di monocotiledone > 6 (poliarca)
- Stele = periciclo + fasci vascolari + midollo (tutto ciò che sta dentro l'endodermide)
Esempi svolti
1. Una sezione mostra fasci radiali con 4 gruppi di xilema, un midollo sottile e un'endodermide con bande del Caspary. Di che cosa si tratta?
Fasci radiali → è una radice. 4 gruppi di xilema (tetrarca) e midollo piccolo → dicotiledone. Risposta: radice di dicotiledone (ad esempio girasole o cece).
2. Una sezione mostra molti fasci sparsi, ciascuno con una guaina di sclerenchima e una cavità d'acqua, e nessun cambio. Identificala e indica il tipo di fascio.
Fasci sparsi con guaina e cavità d'acqua, senza cambio → fusto di monocotiledone (ad esempio mais). I fasci sono conjoint, collaterali e chiusi.
3. Una sezione di foglia mostra stomi su entrambe le pagine e grandi cellule vuote nell'epidermide superiore. Che cosa sono quelle cellule e che tipo di foglia è?
Le grandi cellule vuote sono cellule bulliformi, che arrotolano la foglia col tempo secco. Stomi su entrambi i lati e cellule bulliformi → foglia isobilaterale di monocotiledone (graminacea).
4. Perché un fusto di dicotiledone può ingrossarsi mentre quello di monocotiledone di solito no?
I fasci del fusto di dicotiledone sono aperti: hanno il cambio tra xilema e floema, che si divide e produce nuovo xilema e floema (crescita secondaria). I fasci dei monocotiledoni sono chiusi (senza cambio), quindi non possono aggiungere anelli di tessuto nuovo.
5. L'acqua in una radice passa dalla corteccia allo xilema. Perché deve attraversare le cellule vive dell'endodermide invece di passare tra una cellula e l'altra?
Le pareti laterali delle cellule dell'endodermide hanno bande del Caspary di suberina, che sono impermeabili. Bloccano il passaggio lungo le pareti cellulari, quindi l'acqua deve attraversare le membrane delle cellule. Così la radice controlla quali sali minerali entrano nello xilema.
6. Conta e confronta: nel 3D la radice di dicotiledone mostra 4 gruppi rossi di xilema e quella di monocotiledone ne mostra 8. Dai a ciascuna il nome con le parole in '-arca'.
4 gruppi di xilema = tetrarca (radice di dicotiledone, intervallo ammesso 2–4: diarca, triarca, tetrarca). 8 gruppi = poliarca (radice di monocotiledone, più di 6).
Errori comuni
- Dire che i fusti dei monocotiledoni hanno un anello di fasci. Solo i fusti dei dicotiledoni hanno un anello; nei monocotiledoni i fasci sono sparsi.
- Confondere endarco ed esarco. Fusto = endarco (protoxilema verso il centro); radice = esarco (protoxilema verso l'esterno).
- Chiamare conjoint i fasci della radice. Le radici hanno fasci radiali; fusti e foglie hanno fasci conjoint.
- Pensare che una foglia di dicotiledone abbia stomi uguali sui due lati. Di solito ne ha di più sulla pagina inferiore; la foglia isobilaterale dei monocotiledoni ne ha circa lo stesso numero.