Lo sviluppo e il ciclo vitale di una pianta
La vita delle piante è scandita da alcuni momenti principali: la germinazione, la fioritura, la maturazione dei frutti, la senescenza. Queste fasi sono determinate in primo luogo dalle stagioni con le diverse disponibilità di calore, di acqua e di luce. La coordinazione interna tra i segnali che provengono dall'ambiente esterno e le risposte della pianta è invece regolata da sostanze interne, i fitormoni .
La germinazione
La germinazione è l'insieme dei processi che portano allo sviluppo di una piantina (plantula) dal seme.
Prima di germinare il seme passa un periodo di quiescenza (dormienza), più o meno lungo secondo la specie, in cui il metabolismo è molto ridotto e il seme subisce una disidratazione iniziale, per impedire che germini mentre è ancora nel frutto. La dormienza è necessaria per permettere la rottura dei tessuti che avvolgono l'embrione e che impediscono il passaggio dell'acqua e dell'ossigeno e l'eliminazione degli ormoni che inibiscono la germinazione (postmaturazione del seme).
La postmaturazione può avvenire:
Solo quando vi sono le condizioni di umidità, ossigeno, luce e temperatura favorevoli, inizia la germinazione: l'acqua viene assorbita avidamente, il seme si rigonfia e vengono attivati i processi metabolici che provocano l'allungamento della radichetta verso il basso, la crescita del fusticino verso la luce e l'aprirsi delle prime foglioline che danno l'avvio al processo di nutrimento autonomo (fotosintesi). Nelle monocotiledoni il cotiledone rimane nel terreno e il fusticino buca il terreno protetto dal coleottile. In alcune dicotiledoni (fagiolo) l'uscita dal terreno è forzata dall'ipocotile piegato a uncino e i cotiledoni fuoriescono dal terreno (germinazione epigea), mentre in altre (pisello) rimangono nel terreno (germinazione ipogea).
La crescita del fusto e delle foglie della pianta prosegue per un certo tempo, detto periodo vegetativo, a cui segue la fase riproduttiva, in cui si sviluppano i fiori, i frutti e i semi.
Secondo la lunghezza del periodo vegetativo si distinguono piante annuali, biennali e perenni.
Le piante annuali si sviluppano, si riproducono e muoiono prima dell'inverno (per esempio, la maggior parte delle piante erbacee).
Nelle piante biennali la fase vegetativa dura un anno e la riproduzione avviene nel secondo anno, prima della morte (per esempio, le carote e altri ortaggi).
Nelle piante perenni ogni anno si susseguono un periodo vegetativo e uno riproduttivo; le piante vivono parecchi anni (per esempio, gli alberi).
L'inizio della fase riproduttiva è la fioritura, la trasformazione di gemme vegetative in gemme fiorali, determinata dalla lunghezza del periodo di luce giornaliero, o fotoperiodo. Ciascuna specie risponde a un determinato fotoperiodo, così si possono distinguere:
L'organo sensibile al fotoperiodo è la foglia e la sostanza mediatrice dell'orologio biologico della pianta è un pigmento, il fitocromo. Quando nel fiore le parti riproduttive sono mature, diversi ormoni inducono l'apertura dei petali (antesi), per esporre gli organi riproduttivi agli agenti impollinatori. Dopo la fecondazione, altri ormoni provvedono alla caduta dei petali e alla maturazione dei frutti.
La maturazione dei frutti è più evidente nei frutti carnosi.
Il frutto, inizialmente verde e di sapore aspro, diventa più tenero, colorato e dolce: l'amido è convertito in zuccheri e sono prodotti composti volatili che conferiscono l'aroma; la clorofilla scompare e compaiono altri pigmenti come i carotenoidi e le antocianine. La maturazione dei frutti è un accorgimento legato alla dispersione zoocora, per impedire agli animali di nutrirsi e quindi disperdere il frutto prima che i semi siano pronti o vi siano le condizioni ambientali favorevoli.
La senescenza è il processo di invecchiamento della pianta, che si manifesta con la caduta dei frutti e delle foglie e coincide con l'inizio di un periodo di dormienza della pianta, con metabolismo rallentato per affrontare il periodo invernale. La foglia non ha cambio e ha quindi accrescimento limitato: nelle piante sempreverdi muore in qualche anno, mentre in quelle decidue cade ogni anno, prima della stagione invernale.
La caduta dei frutti e delle foglie è detta abscissione ed è regolata da alcuni ormoni (tra cui l'acido abscissico ): avviene per la morte di alcune cellule, poste alla base del picciolo, che formano il cosiddetto strato di abscissione.
Prima che la foglia cada, gran parte del suo materiale organico viene demolito in composti più semplici, che vengono trasferiti alle radici per esservi immagazzinati.
Il cambiamento di colore delle foglie autunnali è dovuto alla diminuzione della produzione della clorofilla verde, che mascherava gli altri pigmenti (rossi e gialli).
Nelle piante perenni anche le gemme entrano in una fase di dormienza sviluppando involucri di protezione che le trasformano in gemme invernali.
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