Plantae

Le piante (Plantae Haeckel, dette anche vegetali) sono organismi eucarioti che costituiscono il regno Plantae.

Sono prevalentemente fotosintetiche e tutte derivano da un antenato fotosintetico, (sono organismi di origine endosimbiotica primaria) il che significa che ottengono la loro energia dalla luce solare utilizzando il pigmento verde clorofilla presente nei loro cloroplasti (organelli contenuti nelle cellule) per produrre zuccheri a partire da anidride carbonica e acqua.

Nel corso del tempo, alcune piante si sono evolute diventando parassite, ovvero ricavando energia da altri organismi.

Ad eccezione delle glaucofite, di alcune alghe verdi e di poche alghe rosse, la maggior parte delle piante è pluricellulare.

Vi sono specie di piante catalogate, di cui la maggior parte, circa , produce semi.

Sono piante gli alberi, gli arbusti o cespugli, le erbe, i rampicanti, le succulente, le felci, i muschi, le alghe verdi e molti altri ancora.

Le loro dimensioni variano da quelle di singole cellule a quelle degli alberi più alti. Le piante verdi forniscono una parte sostanziale dell'ossigeno molecolare presente nel pianeta. Gli zuccheri che producono forniscono l'energia per la maggior parte degli ecosistemi terrestri e altri organismi, compresi gli animali, direttamente gli erbivori o indirettamente i carnivori.

Cereali, frutta e verdura sono alimenti fondamentali per l'uomo e le piante che li producono sono stati domesticate nel corso della Rivoluzione neolitica.

L'Uomo utilizza da sempre le piante per molti scopi, come materiali da costruzione, ad esempio il legno, ornamenti, materiali per la scrittura e, in grande varietà, per scopi medicinali. Lo studio scientifico delle piante è noto come botanica.

La maggior parte delle piante è rappresentata dal gruppo delle angiosperme (appartenenti alle spermatòfite), con circa specie che si distinguono dalle altre divisioni (l'equivalente in botanica dei Phylum animali, ovvero delle suddivisioni inferiori al Regno e superiori alla Classe) per la produzione dei fiori, seguita, dopo l'impollinazione, dalla formazione di semi racchiusi e protetti all'interno di frutti.

Le branche della biologia più importanti che si occupano dello studio delle piante sono la botanica per la sistematica e l'anatomia vegetale, la fisiologia vegetale per il loro funzionamento e l'ecologia botanica, che studia la distribuzione delle piante e l'effetto dei fattori ambientali che influenzano tale distribuzione, nonché le interazioni tra le piante e gli altri organismi.

Definizione

Per la biologia le piante hanno alcune caratteristiche fondamentali: sono formate da cellule eucariote, cioè cellule particolarmente evolute, dotate di un nucleo protetto da una membrana; sono organismi autotrofi, per l'approvvigionamento energetico svolgono la fotosintesi clorofilliana, un insieme di reazioni biochimiche, che permette di catturare parte della luce solare trasformando l'anidride carbonica in zuccheri ed altre sostanze; le pareti cellulari sono strutturate con una base di cellulosa e le cellule stesse possono immagazzinare amido come fonte energetica di riserva.

I limiti precisi del regno delle piante, per quanto riguarda gli organismi inferiori e in particolare unicellulari, sono stati oggetto di valutazioni in parte discordanti.

Inizialmente, il regno delle piante (più esattamente il regno Vegetale, vedi sotto) comprendeva anche organismi eterotrofi (come gli animali) come i funghi, e tutti i batteri e archeobatteri. Successivamente, le piante vennero ristrette ai soli organismi autotrofi pluricellulari, rimandando tutti gli organismi unicellulari anche autotrofi al regno dei protisti, oggi non più considerato valido.

Oggi prevale la tendenza a riportare nel regno delle piante anche alcuni organismi unicellulari autotrofi, purché eucarioti..

Ciò si applica in particolare alle alghe verdi, un tempo incluse nei Protisti; esse farebbero parte del regno delle piante, perché hanno cellule con le pareti di cellulosa, contengono lo stesso tipo di clorofilla delle piante terrestri e producono amido con la fotosintesi.

Vi sono anche altre posizioni, come quella degli studiosi che considerano ancora oggi le piante un gruppo tassonomico ben circoscritto, dal quale ribadiscono l'esclusione delle alghe.

Ancora più controversa è la collocazione delle alghe rosse o rodofite, che hanno una parentela meno stretta delle alghe verdi con le piante superiori. Rimangono unanimemente esclusi i procarioti capaci di fotosintesi, in particolare il gruppo delle alghe azzurre (più correttamente chiamate cianobatteri).

Per la loro semplicità strutturale e la stretta vicinanza filogenetica, le alghe verdi vengono considerate antenate delle piante terrestri. Secondo questa ipotesi, circa 400 milioni di anni fa alcune alghe verdi d'acqua dolce (le Caroficee o le Carofite secondo i diversi inquadramenti tassonomici), facevano capolino sulle rive dei laghi esposte per breve tempo all'aria. Queste sottili fasce verdi intorno alle zone d'acqua erano l'unica vegetazione sulla terraferma, allora completamente deserta.

Evoluzione

Gli antenati delle piante terrestri si sono evoluti nell'acqua. Una schiuma algale si formò sulla terra già 1,2 miliardi di anni fa (Era del Mesoproterozoico - Periodo Steniano), ma solo intorno a 450 milioni di anni fa (Era Paleozoica - Periodo Ordoviciano), apparvero le prime piante terrestri, con un livello di organizzazione simile a quello delle briofite.

Tuttavia, i fossili di organismi con un tallo appiattito nelle rocce precambriane suggeriscono che eucarioti multicellulari d'acqua dolce esistevano oltre un miliardo di anni fa.

Le piante terrestri primitive iniziarono a diversificarsi nel tardo Siluriano (era Paleozoica), intorno a 420 milioni di anni fa. Muschi, licofite e felci compaiono poi nei reperti fossili. L'anatomia delle piante primitive è conservata nei minimi dettagli cellulari in un insieme di fossili del Devoniano antico. Queste prime piante si conservarono pietrificandosi nella selce formata nelle sorgenti calde vulcaniche ricche di silice.

Entro la fine del Devoniano (Era Paleozoica), la maggior parte delle caratteristiche di base delle piante odierne erano presenti, tra cui radici, foglie e xilema in alberi come Archaeopteris. Il periodo Carbonifero vide lo sviluppo di foreste in ambienti paludosi dominati da licopodi e equiseti, alcuni dei quali grandi quanto alberi, e la comparsa delle prime gimnosperme, le prime piante da seme. L'evento di estinzione del Permiano-Triassico cambiò radicalmente le strutture delle comunità. Ciò potrebbe aver creato le premesse per l'evoluzione delle piante da fiore nel Triassico (~200 milioni di anni fa), con una radiazione adattativa nel Cretaceo così rapida che Darwin la definì un "mistero abominevole". Le conifere si diversificarono dal tardo Triassico in poi e divennero una parte dominante della flora nel Giurassico.

Tassonomia

Classica

Storicamente, come nella biologia di Aristotele, il regno vegetale comprendeva tutti gli esseri viventi che non erano animali, incluse alghe e funghi. Da allora le definizioni si sono ristrette. Le definizioni attuali escludono i funghi e alcune alghe. Tutti gli esseri viventi venivano tradizionalmente suddivisi in due gruppi: piante e animali. Questa classificazione risale ad Aristotele (384-322 a.C.), che nella sua biologia distingueva diversi livelli di esseri viventi, in base al fatto che gli esseri viventi avessero un'anima sensibile o, come le piante, solo un'anima vegetativa. Teofrasto, allievo di Aristotele, continuò il suo lavoro sulla tassonomia e classificazione delle piante.

A partire dal XVII secolo, le piante venivano incluse nel più vasto – ed allora poco conosciuto – Regno Vegetale, che comprendeva anche tutti i tipi di alghe, i funghi, i batteri e i licheni. Poco più tardi nel XVIII secolo, Carl Linneo (1707-1778) creò le basi del moderno sistema di classificazione scientifica, ma mantenne i regni animale e vegetale, chiamando il regno vegetale Vegetabilia.

Dal XX secolo, con l'avanzare delle conoscenze scientifiche, i funghi, biochimicamente e filogeneticamente molto più affini agli animali, vennero ascritti a un separato regno tassonomico, i batteri si ripartirono nei due regni (o, più correttamente, al tempo divisioni, oggi sottodomini) eubatteri e archeobatteri, i licheni vennero riconosciuti come organismi modulari formati dalla simbiosi di un'alga e di un fungo, mentre le alghe della prima classificazione vennero disperse: la maggior parte di quelle microscopiche comprese nelle piante, mentre molte altre, a seconda dei gruppi, divise in ambiti tassonomici differenziati e tuttora in parte controversi.

Nel corso della complessa storia della tassonomia delle piante, i continui cambiamenti apportati dai botanici sistematici hanno così generato diversi raggruppamenti, spesso basati su distinzioni morfologiche e riproduttive. Anche se molti di essi sono ufficialmente in disuso, questi gruppi rimangono tuttora utilizzati in botanica perché offrono una rapida comprensione delle differenze mostrate dagli organismi vegetali, a seguito di una diversa complessità tracciata dal cammino evolutivo.

Denominazioni alternative Quando il termine Plantae o pianta viene applicato a uno specifico gruppo di organismi o taxa, di solito si riferisce a uno dei quattro concetti seguenti. Dal meno inclusivo al più inclusivo, questi quattro raggruppamenti sono: Tipo Nome Cellularità DescrizionePiante Terrestri (Embryophyta)Plantae sensu strictissimo MulticellularitàPiante in senso strettissimo include epatiche, antocerote, muschi, tracheofite e anche delle piante fossili simili (Es., Metaphyta Whittaker, 1969, Margulis, 1971).Piante verdi (Viridiplantae, Viridiphyta, Chlorobionta o Chloroplastida)plantae sensu stricto Unicellularità, MulticellularitàPiante in senso stretto include le Alghe verdi, e piante terrestri che si sono sviluppate al loro interno, tra cui le Carofite.

Le relazioni tra i gruppi di piante sono ancora oggetto di studio e i nomi loro attribuiti variano considerevolmente.

Il sottoregno Viridiplantae comprende un gruppo di organismi che presentano cellulosa nella loro parete cellulare, possiedono clorofilla a e b e hanno plastidi delimitati da sole due membrane capaci di fotosintesi e di immagazzinamento dell'amido. Copeland, 1956).Archaeplastida, anche conosciute come primoplantae o protoplantae Plantae sensu latoPiante in senso largo Questo clade comprende le piante verdi elencate sopra, oltre alle alghe rosse (Rhodophyta) e alle alghe glaucofite (Glaucophyta) che immagazzinano amido al di fuori dei plastidi, nel citoplasma. Include tutti gli organismi che, anni fa, hanno acquisito i loro cloroplasti primari direttamente inglobando cianobatteri.(Cavalier-Smith, 1981).Definizione classica delle piante (obsoleta) Plantae sensu ampioPiante in senso ampio include alghe, funghi e batteri in una vecchia e obsoleta classificazione (Linnaeus 1751, Plantae Haeckel 1866, Metaphyta Haeckel, 1894, Plantae Whittaker, 1969).

Filogenetica

Con l'avvento della filogenesi molecolare, molti gruppi inizialmente considerati monofiletici come le Bryophyta, le Gimnosperme o le Charophyta, sono stati suddivisi in linee separate risultando così parafiletici.

A livello tassonomico, le Piante, come in classificazione classica, costituiscono un regno del superregno Archaeplastida (sottogruppo CAM, gruppo Diaphoretickes, supergruppo Eubikonta, sottodominio Bikonta, domino Eukaryota), da alcuni considerati sinonomi delle piante o "plantae sensu lato" (Cavalier-Smith, 1981)

Filogenesi

Nel 2019 è stata proposta una filogenesi basata su genomi e trascrittomi di 1153 specie vegetali.

Il posizionamento dei gruppi di alghe è supportato da filogenesi basate su genomi di Mesostigmatophyceae e Chlorokybophyceae che sono stati sequenziati da allora.