Per i contenuti del corso è richiesta una buona conoscenza della biologia di base acquisita negli studi pre-universitari. I contenuti del corso sono presentati in una visione comparativa dell'evoluzione delle piante terrestri supportata da una necessaria e inevitabile parte descrittiva, sia delle forme viventi che fossili esposte nei due semestri.
2) GIFFORD E.M. & FOSTER A.S., 1989 – Morphology and Evolution of Vascular Plants. 3rd. Edition. W.H. Freeman, San Francisco, CA, USA.
Obiettivi Formativi
L'obiettivo del corso consiste nel fornire una preparazione avanzata di base sulla conoscenza delle pinte terrestri non dimenticando collegamenti con altri regni quali Fungi ed Alghe sia su base morfologico-riproduttiva che funzionale in relazione agli adattamenti ecologico-ambientali dei vari gruppi esaminati. Lo studente deve acquisire capacità comparativa di analisi utilizando la base nozionistica descrittiva fornita nei due semestri sia riguardo le forme viventi che fossili esposte nel corso.
Prerequisiti
Biologia generale, Chimica generale, Genetica. L'esame di Botanica I è obbligatorio per poter frequentare e sostenere l'esame di Botanica II.
Metodi Didattici
Lezioni frontali associate ad attività di laboratorio durante i due semestri. Sono previste visite presso il Giardino Botanico dell'università di Firenze con apprendimento e descrizione su materiale vivo, oltre a lezioni di nomenclatura botanica presso l'erbario tropicale UNIFI.
Altre Informazioni
Si consiglia la frequenza del corso per almeno il 75% delle lezioni e dei laboratori, e la presenza fisica durante i due semestri. Le lezioni saranno disponibili sulla piattaforma Moodle e le eventuali registrazioni disponibili al max. 7 giorni dopodiché saranno cancellate.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame finale viene sostenuto in unica soluzione e consiste nel riconoscimento di un preparato microscopico da cui si sviluppa il colloquio di valutazione finale.
Programma del corso
Evoluzione algale e conquista della terra. Bilancio idrico. Sporopollenina, cutina. Organizzazione somatica parenchimatica e comparsa dell'organo: organizzazione cormofitica (cormofite). Archegonio, anteridio, sporotecio (archegoniate). Oogamia e comparsa dell'embrione (embriofite). Alternanza di generazione, distinzione dei ruoli e antagonismo tra gametofito e sporofito. Dispersione sporiale ed ortotropia. Rapporti di dipendenza tra gametofito e sporofito. Procormofite. Modello briofitico e modello tracheofitico.
Briofite (Bryophyta)
Rapporti gametofito–sporofito e prospettive evolutive. Le briofite attuali. – Marchantiopsida (Epatiche). Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. – Anthocerotopsida (Anthoceros). Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. – Bryopsida (Muschi). Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo.
Tracheofite
Rapporti gametofito–sporofito e prospettive evolutive. Il fusto. Struttura primaria. Meristema apicale. Ramificazione e bilancio energetico. – Pteridofite e spermatofite.
Le prime pteridofite
Comparsa della lignina. Il tessuto conduttore. La stele. – Rhyniophyta – Teoria telomica. Evoluzione del sistema di ramificazione: dall' organizzazione dicotomica alla pseudomonopodialità. – Zosterophyllophyta. – Trimerophytophyta. – La comparsa della foglia. Microfilla e macrofilla. La comparsa della radice.
Le pteridofite microfillate
Interpretazione filogenetica della microfilla: teoria telomica e teoria dell'emergenza corticale.
Psilotophyta. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo.
Lycopodiophyta. Generalità. La radice. Isosporia ed eterosporia. Sporofilli. – Lycopodiales. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. – Selaginellales. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. Eterosporia. Microsporofillo, microsporotecio, microspora; macrosporofillo, macrosporotecio, macrospora. Sviluppo endosporico dei gametofiti. – Lepidodendrales. Accrescimento secondario nel fusto. Comparsa dell'albero tra i licopodi. – Isoëtales. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo.
Equisetophyta
Equisetales: Equisetaceae. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. – Equisetales: Calamitaceae. Accrescimento secondario nel fusto. Comparsa dell'albero tra gli equiseti.
Polypodiophyta
Comparsa, sviluppo, interpretazione filogenetica e ruolo della macrofilla. Fusto. Evoluzione della stele. Radice. – Felci eusporangiate. Ophioglossales. Organizzazione somatica e ciclo riproduttivo. – Felci leptosporangiate isosporee. Polypodiales. Organizzazione somatica. Ciclo riproduttivo. Riproduzione anfimittica ed apogama. – Felci leptosporangiate eterosporee. Marsileales. Salviniales.
Progymnospermophyta
Eustele. Struttura secondaria nel fusto. Cambio cribro–legnoso. Legno omoxilo.
Spermatofite
Rapporti gametofito–sporofito e prospettive evolutive. Ovulo e seme. Microspora e granulo pollinico. Impollinazione. Evoluzione del sistema di ramificazione: monopodialità, simpodialità.
Gimnosperme
Le prime gimnosperme. Pteridospermophyta. Preovulo. Legno manoxilico e picnoxilico.
Cycadophyta. Caratteri vegetativi. Megasporofilli. Microsporofilli. Ovulo. Endosperma primario. Granulo pollinico. Ciclo riproduttivo. Seme.
Gimnosperme etertoblastiche. Eteroblastia ed eterofillia. Macroblasti e brachiblasti. Nomofilli, catafilli, brattee. Gemma. Quiescenza del seme.
Ginkgophyta. Caratteri vegetativi e riproduttivi. Ovulo. Endosperma primario. Granulo pollinico. Ciclo riproduttivo. Seme.
Pinophyta. Caratteri vegetativi. Fusto. Foglie. Coni microsporangiati e coni ovuliferi. Ovulo. Endosperma primario. Granulo pollinico. Ciclo riproduttivo. Embrione. Seme.
Gnetophyta. Caratteri generali. Ephedrales, Gnetales, Welwitschiales. Caratteri vegetativi. Ciclo riproduttivo.
BOTANICA II – (secondo semestre)
Sistematica delle Angiosperme.
Magnolide, Mocotiledoni, e Eu-dicotiledoni. Il problema delle Angiosperme basali. Principali ordini, e problematiche filogenetiche.
Parte Prima (Morfologia e Biologia riproduttiva)
Morfologia delle Angiosperme.
Ciclo vitale di una Angiosperma: piante annuali, bienni e perenni; forme biologiche di Raunkiaer. Organografia generale, radice (allorrizica e omorrizica); radici a trampolo, radici avventizie, fillocladi; fusto, piante monoculi e policauli: alberi, arbusti, frutici, suffrutici, liane; ramificazione monopodiale e simpodiale; modificazioni del fusto; rizomi, stoloni, bulbi, rizo-tuberi; gemme; foglia: fillotassia e morfologia fogliare (forma, margine, nervature, base fogliare, superficie fogliare), stipole, pulvini, articolazioni; foglie semplici e composte: paripennate e imparipennate; modificazioni della foglia: piante succulente, cirri, foglie di piante insettivore.
Morfologia fiorale.
Fiore: perianzio, androceo e gineceo. Fiori completi e incompleti. Fiori ermafroditi, unisessuali, monoici e dioici. Fiori gamosepali/petali e dialisepali/petali; simmetria fiorale. Androceo: stami monadelfi, poliadelfi, diadelfi, singenesi, tetradinami e didinami. Gineceo: apocarpo, sincarpo, policarpo. Simmetria fiorale. Ovario supero (fiori ipogini), ovario infero (fiori epigini), ovario medio/seminfero, ipanzio. Placentazione. Infiorescenze: definite e indefinite.
Biologia Riproduttiva delle Angiosperme.
Androceo, stami (microsporofilli), microgametogenesi, polline bi- trinucleato, struttura di un polline. Gineceo, pistillo (stigma, stilo, ovario), ovuli e loro sviluppo; ovulo maturo e sue componenti; megagametogenesi nelle Angiosperme. Interazione stigma-polline, germinazione del polline e penetrazione (ruolo delle sinergidi), doppia fecondazione e suo significato evolutivo. Sviluppo embrionale.
Impollinazione. Cenni sulla sua evoluzione in relazione all’habitat. Caso delle Poaceae. Anemofila, entomofila e zoofila. Funzione vessillare del perianzio. Impollinazione acquatica e sue modalità.
Ciclo sessuale nelle Angiosperme: aplodiplontia e suo significato nel contesto evolutivo delle Tracheofite.
Embriologia comparativa tra Gimnosperme, Angiosperme basali, e Angiosperme.
Frutti.
Frutti mono- pluricarpellari. Frutti semplici, aggregati e multipli. Frutti secchi: indeiscenti (achenio, noce, samara, cariosside) e deiscenti (legume, siliqua, siliquetta, capsula e follicolo). Frutti carnosi: drupa, bacca. Frutti carnosi delle Rosaceae. Frutti multipli: siconio (fico) e sorosio (ananas, annona). Semi e loro morfologia generale. Dimorfismo spermatico.
Parte seconda (Speciale)
Preambolo metodologico sulla Tassonomia Vegetale. Livelli morfologici di indagine (endofenotipo e esofenotipo). Classificare e identificare. Approccio artificiale, naturale, fenetico, filetico, cladistico: retrospettiva storica. Micro- macroevoluzione (classificazione).
Raccolta di materiale botanico presso il Giardino Botanico “Dei Semplici” del Museo di Storia Naturale e sua identificazione in laboratorio. L’erbario: come si allestisce e si conserva. L’erbario e la sua valenza didattica e di ricerca.
Famiglie di Monocotiledoni
Araceae
Alliaceae
Orchidaceae
Poaceae (Gramineae)
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Oltre a dare una base conoscitiva rigorosa delle piante terrestri, il corso si prefigge di stimolare la curiosità e la competenza di botanica sistematica in un contesto comparativo di relazioni complesse alla luce delle sfide ambientali attuali, promuovendo e auspsicando un buon livello di autonomia di giudizio da parte dello studente in gardo di avvicinarsi ad un approccio olistico complesso sulla storia delle piante nel pianeta e il loro destino.