1A - Laboratorio di scienze

Come fa una pianta a portare l’acqua ed i sali minerali dal terreno fino alle foglie che possono essere anche a notevoli altezze da terra?

La risposta si trova nei fenomeni di osmosi, capillarità e pressione.

Nelle piante superiori esiste un sistema di  vasi conduttori attraverso i quali l’acqua e i sali minerali (linfa grezza) raggiungono le foglie dove sono sintetizzate le sostanze organiche (linfa elaborata) che sono  distribuite attraverso vasi conduttori a tutte le cellule della pianta.

Negli alberi ad alto fusto l'acqua deve percorrere distanze che possono raggiungere anche diverse decine di metri (anche oltre 100 m in quelle americane).

Immagine da http://www.professorpok.com/2017/03/sequoia-trees.html

La sequoia sempreverde (Sequoia sempervirens) è un albero della famiglia delle Cupressaceae; il nome è un omaggio a Sequoyah, nativo americano Cherokee che inventò nel 1821 il sillabario Cherokee. Le sequoie della specie sempervirens sono gli alberi più alti del mondo. Nel settembre 2006 l'albero più alto del parco nazionale statunitense di Redwood (situato lungo le coste californiane dell'oceano Pacifico), Hyperion, è stato misurato in 115,55 metri.

Nelle piante non sono presenti strutture che spingono l'acqua fino alle foglie dei rami più alti ma processi chimico fisici diversi agiscono insieme per permettere la risalita dell’acqua. 

Oggi abbiamo studiato l’osmosi.

Il fenomeno dell’osmosi è di grande importanza e spiega il passaggio di materia dall’ambiente alla cellula e viceversa.

Cominciamo con qualche osservazione sulle piante.

Nei peli radicali della radice sono presenti soluzioni molto concentrate di sali minerali, più concentrate che nel terreno circostante.

L'acqua che si trova nel terreno entra nei peli radicali appunto per osmosi: infatti l'acqua del terreno, che ha pochi sali disciolti, è una soluzione meno concentrata di quella presente all'interno delle cellule. La maggior parte dei sali minerali presenti nell'acqua del terreno entra nelle cellule dei peli radicali con un meccanismo di trasporto attivo, che per il momento non spieghiamo. Quello che ne consegue è che nei peli radicali della radice si concentrano i sali minerali, con una concentrazione maggiore rispetto al terreno circostante.

Ora ragioniamo sul nostro esperimento con le nostre fette di patata, costituita da cellule vegetali (ricordiamo che la membrana cellulare non è impermeabile, ma ha dei piccoli pori):

A sinistra, soluzione concentrata con molte molecole di sale (palline rosse) disciolte in acqua (palline blu); a destra soluzione poco concentrata. In mezzo la membrana. Immagina che la parte a destra sia la fetta di patata, a sinistra l'acqua del contenitore dove abbiamo aggiunto sale. Pensiamo che la membrana cellulare (delle cellule della patata) lasci passare solo le particelle che hanno dimensioni più piccole di quelle dei pori, cioè le particelle di acqua.

A- fetta di patata in acqua fredda di rubinetto. L’acqua è in questo caso una soluzione con pochi sali, cioè poco concentrata.

B- fetta di patata in acqua salata. L’acqua è in questo caso una soluzione molto concentrata perché abbiamo messo molto sale.

Se ho due soluzioni acquose a diversa concentrazione possiamo dire che l’acqua diffonde dalla soluzione meno salata verso quella più salata, come se cercasse di diluirla. La differenza di concentrazione di sale ai due lati del divisorio spinge le molecole d’acqua a spostarsi dalla zona a più bassa concentrazione verso la zona a più alta concentrazione per cercare di ristabilire l’equilibrio.

Quindi cos’è successo alle nostre fette di patata immerse nella soluzione di acqua e sale?

L’acqua è andata dalla soluzione meno salata verso quella più salata, come se cercasse di diluirla. Cioè va fuori dalla patata, che si impoverisce d’acqua e diventa molliccia. 

Nelle cellule della patata la membrana cellulare lascia passare l’acqua dall’interno all’esterno, dove abbiamo messo sale in abbondanza.

Cos’è successo alle nostre fette di patata immerse nella soluzione di sola acqua?

Se invece nel contenitore dove abbiamo messo la patata non c’è sale, il passaggio è nell’altro senso e la patata diventa più turgida.

Allora abbiamo capito quello che si diceva prima, e cioè che l'acqua che si trova nel terreno entra nei peli radicali per osmosi: infatti l'acqua del terreno, che ha pochi sali disciolti, è una soluzione meno concentrata di quella presente all'interno delle cellule (nell'osmosi il flusso di solvente è diretto dalla soluzione meno concentrata alla soluzione più concentrata, separata dalla prima da una membrana semipermeabile).

VIDEO

Qui Federica ti rispiega l'esperimento: https://bredainrete.blogspot.it/2011/12/1a-la-scienza-di-federica.html

La capillarità

Esperimento della zolletta di zucchero

Abbiamo fatto una cosa simile a quella della foto a destra. Invece del caffè abbiamo usato acqua colorata di verde in un piattino. Appena si immerge la zolletta l'acqua colorata saliva fino all'estremità superiore della zolletta.

Perché?

Una zolletta di zucchero è un solido poroso che contiene minuscoli spazi vuoti. E’ per questo motivo che l'acqua colorata (o il caffè) ci mette poco tempo per risalire l’intera zolletta.

Questo accade per il fenomeno della capillarità, per cui le molecole del liquido tendono ad “aggrapparsi” a quelle del recipiente che le contengono. Lo approfondiremo la prossima volta, dopo aver analizzato anche il sedano messo nel vasetto con acqua colorata.

VIDEO

L'esperimento delle zollette di zucchero: https://bredainrete.blogspot.it/2014/05/1a-vasi-comunicanti-vasi-capillari.html

Plant Day 2015

Finalmente il http://www.plantday.it/!

Cosa si fa a Milano:
http://www.plantday.it/tag/Milano/
All'orto Botanico c'è la mostra con la foto della nostra Beatrice!

E ancora:
Erbologia pratica
http://www.plantday.it/attivita/laboratorio/erbologia-pratica-preparazioni-con-le-erbe-dei-maghi/
Tipologia: Laboratorio
Data e orario: 23 maggio 2015 14:30-15:30
Descrizione attività: Come faceva Harry Potter a lezione di erbologia, scopriremo al microscopio i segreti delle piante dell’orto e le useremo per preparati magicamente utili!
DOVE:
Orto Botanico Città Studi, Università degli Studi di Milano Via Valvassori Peroni 7, MILANO Referenti attività : Dott.ssa Angela Ronchi, Dipartimento di Bioscienze, Università degli Studi di Milano
Modalità di fruizione: su prenotazione Email per prenotazioni: angela.ronchi@guest.unimi.it
Telefono per prenotazioni: 02 50320886
Altre informazioni: Prenotazione telefonica o via mail, o iscrizione in Orto fino a 30’ prima della visita.

GENI IN AZIONE NELLE PIANTE 
http://www.plantday.it/attivita/laboratorio/geni-in-azione-nelle-piante/
Tipologia: Laboratorio
Data e orario: 23 maggio 2015 14:30-17:00
Descrizione attività: Varianti di singoli geni possono modificare altezza e forma della pianta, dimensioni e colore del seme: piccole popolazioni di piante ci rivelano le leggi della genetica. Il DNA non è un concetto astratto, si trova in ogni cellula: verrà condotta un’estrazione di DNA da tessuto vegetale mediante semplici passaggi.
DOVE:
Orto Botanico Città Studi, Università degli Studi di Milano Via Valvassori Peroni 7, MILANO Referenti attività : Gabriella Consonni, Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali, Università degli Studi di Milano Modalità di fruizione: ingresso libero fino a esaurimento posti
Email per informazioni: massimo.zilio@unimi.it

1A - Fibonacci e botanica

Ecco il lavoro del gruppo del pomeriggio:

Contiamo le spirali di una delle pigne:

1A - Matematica delle pigne

Cominciano con la matematica.

La successione di Fibonacci è una successione di numeri interi positivi in cui ciascun numero è la somma dei due precedenti e i primi due termini della successione sono per definizione F1=1 e F2=1.

I primi termini della successione di Fibonacci sono: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, …

L'intento di Fibonacci era quello di trovare una legge matematica che potesse descrivere la crescita di una popolazione di conigli.
Assumendo per ipotesi che:
si disponga di una coppia di conigli appena nati questa coppia (la prima) diventi fertile al compimento del primo mese e dia alla luce una nuova coppia al compimento del secondo mese;
le nuove coppie nate si comportino in modo analogo;
le coppie fertili, dal secondo mese di vita in poi, diano alla luce una coppia di figli al mese;

si verifica quanto segue:
dopo un mese una coppia di conigli sarà fertile, dopo due mesi ci saranno due coppie di cui una sola fertile, nel mese seguente (terzo mese dal momento iniziale) ci saranno 2+1=3 coppie perché solo la coppia fertile avrà generato; di queste tre due saranno le coppie fertili, quindi nel mese seguente (quarto mese dal momento iniziale) ci saranno 3+2=5 coppie.

In questo esempio, il numero di coppie di conigli di ogni mese esprime la successione di Fibonacci.

E adesso parliamo di botanica

Quasi tutti i fiori hanno tre o cinque o otto o tredici o ventuno o trentaquattro o cinquantacinque o ottantanove petali: ad esempio i gigli ne hanno tre, i ranuncoli cinque, il delphinium spesso ne ha otto, la calendula tredici, l'astro ventuno, e le margherite di solito ne hanno trentaquattro o cinquantacinque o ottantanove.

I numeri di Fibonacci sono presenti anche in altre piante come il girasole; difatti i piccoli fiori al centro del girasole (che è in effetti una infiorescenza) sono disposti lungo due insiemi di spirali che girano rispettivamente in senso orario e antiorario. I pistilli sulle corolle dei fiori spesso si dispongono secondo uno schema preciso formato da spirali il cui numero corrisponde ad uno della serie di Fibonacci. Di solito le spirali orientate in senso orario sono trentaquattro mentre quelle orientate in senso antiorario cinquantacinque (due numeri di Fibonacci); altre volte sono rispettivamente cinquantacinque e ottantanove, o ottantanove e centoquarantaquattro. Si tratta sempre di numeri di Fibonacci consecutivi.

I numeri di Fibonacci sono presenti anche nel numero di infiorescenze di ortaggi come il Broccolo romanesco. Le foglie sono disposte sui rami in modo tale da non coprirsi l’una con l’altra per permettere a ciascuna di esse di ricevere la luce del sole. Se prendiamo come punto di partenza la prima foglia di un ramo e contiamo quante foglie ci sono fino a quella perfettamente allineata spesso questo numero è un numero di Fibonacci e anche il numero di giri in senso orario o antiorario che si compiono per raggiungere tale foglia allineata dovrebbe essere un numero di Fibonacci. Il rapporto tra il numero di foglie e il numero di giri si chiama “rapporto fillotattico”.

Qui (in inglese) un bellissimo lavoro interattivo sulla botanica e numeri di Fibonacci.

1A - Dalle spore ai fiori

Le Bryophyta o muschi sono un gruppo di piante non vascolari, cioè prive di tessuti vascolari lignificati: l'assorbimento ed il trasporto dell'acqua avviene generalmente per capillarità e interessa tutta la superficie della pianta.
La mancanza di un sistema di conduzione impedisce lo sviluppo in altezza: le briofite sono piante di dimensioni piuttosto ridotte e con crescita generalmente orizzontale.

Le Pteridofite (felci) sono cormofite: sono costituite da un fusto, vere radici e foglie, e posseggono un sistema vascolare. Sono difatti le prime piante terrestri che hanno cominciato a differenziare un sistema di trasporto dei fluidi, permettendo così un ulteriore accrescimento in altezza a differenza dei muschi.
Le foglie portano sulla pagina inferiore parecchi sporangi riuniti in sori (cellule riproduttrici che germinando producono un nuovo individuo).

Phyllitis scolopendrium

Vediamo più da vicino la riproduzione delle piante.
Riproduzione vegetativa o riproduzione asessuale 
Si verifica per semplice divisione in due parti, oppure per distacco di sue porzioni di corpo (vedi le talee che abbiamo fatto in laboratorio). I nuovi individui così ottenuti sono tutti geneticamente identici tra loro e al genitore che li ha prodotti.
Riproduzione sessuale
È l'unione di due cellule riproduttive specializzate dette gameti, generalmente provenienti da individui diversi per formare una nuova cellula detta zigote. Si formano così individui geneticamente nuovi, differenti tra loro e da entrambi i genitori.

Le Gimnosperme sono un gruppo di piante vascolari che producono semi non protetti da un ovario. A differenza delle Angiosperme, i semi delle Gimnosperme non si formano all'interno di un ovario, che diventa il frutto, ma sono nudi e disposti sulle scaglie di un cono (o pigna), o di una struttura simile (come ad esempio i pinoli del pino domestico).
Nelle Angiosperme, l'ovario del fiore si trasforma in frutto dopo l'impollinazione e la fecondazione dell'ovulo. Il frutto ha funzione di proteggere e di contribuire alla dispersione dei semi in esso contenuti e di regolare il tempo della loro germinazione. Il fiore è l'organo che contiene l'apparato riproduttore della pianta. Generalmente le piante superiori hanno fiori ermafroditi in cui sono presenti contemporaneamente organi maschili e organi femminili, ma in alcuni casi i sessi sono separati (ortica, e kiwi portano fiori maschili e femminili su piante diverse), in altri ci sono i fiori di ambo i sessi sulla stessa pianta.

Il fiore è composto da uno o più pistilli che a loro volta costituiscono l'ovario che contiene gli ovuli e dallo stilo che riceve il polline dalla sua parte terminale detta stimma.

Disegno di G. Dose

Le varie parti del fiore si possono presentare in una varietà di modi:

Disegni di G. Dose

Prova a riconoscere questa varietà nelle foto che seguono:

Leucojum vernum

Pulsatilla - Stami numerosi con antere gialle, stilo di 3,5 - 5 mm

Soldanella - Fiori pendenti lilla, raramente bianchi; corolla lunga 10-15 mm, con frange arrotondate lunghe 1/3-1/4 di essa; stilo incluso nella corolla; stami con antere gialle (1,7-3,2 mm) a forma di lancia (2 punte divergenti alla base).

Genziana - Stami 5, inseriti sul tubo corollino, antere connate, di color giallo oro.

Papavero dei Tatra

Aster - Capolino con diametro di 3 - 4 cm. Fiori ligulati violetti, fiori tubulosi gialli.

Durante la fruttificazione i petali si separano rapidamente dal fiore al contrario dei sepali che spesso restano al loro posto. Gli stami appassiscono o cadono, ma possono anche persistere più o meno a lungo attorno al frutto. Il ricettacolo può diventare carnoso come nella fragola o avvolgente e edule come nella mela. Il calice può accompagnare il frutto nel suo sviluppo come in Physalis alkekengi dove accrescendo forma un involucro rigonfio. Le brattee involucrali possono fondersi a formare la parte del frutto come la cupola della ghianda.

Le dimensioni e la forma dei semi sono molto variabili: da semi appena visibili ad occhio nudo a semi giganteschi come quello della palma Lodoicea maldivica, che può pesare parecchi kg.

1A - Radici

Abbiamo studiato le radici. Un grande albero caduto rende possibile un'indagine ravvicinata. Clicca sulla foto per vedere i dettagli.

Qui invece vediamo come le radici di un albero cresciuto sulla riva di un piccolo corso d'acqua affondi in essa le sue radici.

1A - Tronchi

Cosa succede a un albero quando muore, o quando, per diverse ragioni, viene schiantato a terra?
Il legno è costituito da due componenti fondamentali: la lignina e cellulosa insieme ad altre sostanze come pectine, resine, gomme, cere, sali minerali, acido tannico.
La cellulosa svolge funzione di sostegno e non di riserva nutrizionale. Cellulosa e lignina sono depositate nelle pareti delle cellule. Tutte le altre sostanze presenti hanno il compito di cementare le fibre tra loro e potenziare sostegno e rigidità.
Molte sono le cause che possono provocare il deterioramento del legno: abrasioni di origine meccanica e chimica, attacco di insetti xilofagi (tarli, termiti), di batteri e funghi.
Il legno è deteriorato da marciumi, ed attaccato da insetti come i Coleoptera, di cui molte specie hanno larve vivono nel legno nutrendosi di esso. Depongono le loro uova in crepe. Dopo pochi giorni le larve cominciano il loro pasto legnoso che può durare anni.

Il processo di decomposizione è una fase fondamentale del ciclo della materia che assicura il funzionamento e il mantenimento della stabilità degli ecosistemi terrestri. La decomposizione è condizionata e regolata sia dal tipo e dall’abbondanza degli organismi decompositori sia da altri fattori come il clima.
I tronchi caduti sono ospitano una microfauna particolare (insetti xilofagi, acari, nematodi ...), senza dimenticare formiche, termiti ed altri insetti che vi fanno il nido. Alcuni insetti, come i coleotteri scolitidi, attaccano piante ancor vive, debilitandole e concorrendo alla loro morte.

1A - Cellule vegetali al microscopio

Abbiamo guardato al microscopio la pellicina (epidermide; ingrandimento 100x) della cipolla:

L’osservazione mostra cellule di forma quasi rettangolare, unite tra loro come mattonelle. Sono compattate, senza spazi tra una cellula e l'altra. I contorni delle cellule sono ben marcati e costituiscono la parete cellulare. Nel nostro campione il nucleo è poco visibile.

Guarda qui altre immagini delle cellule vegetali realizzate dai compagni negli anni scorsi: http://bredainrete.blogspot.it/2013/11/botanica-cellule-vegetali-felci-licheni.html http://bredainrete.blogspot.it/2013/10/cellule-vegetali.html

Adesso guarda quest'immagine, il manifesto della mostra FOOD che si tiene al Museo di Storia Naturale di Milano:

Cosa rappresenta secondo te?

1A-Botanica: cellule vegetali, felci, licheni

Immagini dei vetrini preparati dalla 1A (cipolla di Tropea):

Osservazione di felci: i sori con gli sporangi sotto la lamina fogliare, e uno sporangio ingrandito e visto da più angolazioni:

 

Le felci sono piante prive di semi che si riproducono per mezzo di spore. Sono costituite da fusto, radici e foglie, e posseggono un sistema vascolare.  

Le felci presentano un'alternanza di generazione: dalla spora si sviluppa un protallo. I protalli possono essere esclusivamente maschili, esclusivamente femminili oppure ermafroditi. In seguito alla fecondazione si origina un embrione che sviluppa la piantina vascolare. La pianta originerà le spore. Queste sono rinchiuse dentro gli sporangi, spesso raggruppati in sori.

Ciclo riproduttivo (immagine DIA INDIRE)

Classificazione delle felci (immagine DIA INDIRE)

I licheni sono organismi derivanti dall'associazione di due individui che vivono in simbiosi: un organismo autotrofo, un'alga, e un fungo. I due simbionti convivono traendo reciproco vantaggio: il fungo, eterotrofo, sopravvive grazie ai composti organici prodotti dall’attività fotosintetica dell'alga, mentre quest’ultima riceve in cambio protezione, sali minerali ed acqua