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Botanica sistematica con Laboratorio

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Systematic Botany with Laboratory

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Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
MFN0696
Docenti
Dott. Alfredo Vizzini
Prof. Giovanna Cristina VARESE
Corso di studi
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
BIO/02 - botanica sistematica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia d'esame
Orale
Modalità d'esame
Colloquio orale e riconoscimento di campioni d’erbario.
Prerequisiti
Fondamenti di Biologia e di Biochimica
Basi di Chimica generale e organica, Concetti di termodinamica
Nozioni di Biologia generale
Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il Corso si propone di fornire agli studenti del secondo anno gli strumenti per il riconoscimento dei grandi gruppi di organismi tradizionalmente ascritti ai Vegetali (alghe, funghi, briofite, pteridofite, gimnosperme e angiosperme) e la conoscenza delle ipotesi sulla loro evoluzione e dei ruoli svolti negli ambienti naturali. Tale studio è quindi finalizzato  alla comprensione dell’evoluzione naturale delle diverse strutture e del valore adattativi di queste in relazione alla loro funzione. Il corso è integrato dalla parte di laboratorio volta al riconoscimento delle principali entità tassonomiche di importanza sistematica, economica e ambientale.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Conoscenza delle principali relazioni filogenetiche tra i phyla presentati durante il corso e delle loro peculiarità.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Capacità di identificare, descrivere e inquadrare i principali taxa.

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Programma

Che cosa è la botanica sistematica: definizione, metodi e finalità. Differenze tra sistematica, tassonomia e nomenclatura. Descrizione dei principali sistemi artificiali (con particolare riferimento al sistema di classificazione di Linneo) ai sistemi naturali e a quelli filogenetici. Principali caratteri sistematici utilizzabili oggigiorno. E' possibile circoscrivere i vegetali? Differenze tra animali e vegetali e organismi con caratteristiche intermedie. Critiche al concetto linneano dei 3 regni. Evoluzione dei sistemi di classificazione.  Classificazione degli esseri viventi in 6 regni secondo lo schema di Cavalier-Smith. Descrizione della cellula procariota e spiegazione delle caratteristiche delle Cyanophyta. Ipotesi dell'origine della cellula eucariote. Procarioti. Descrizione della principali caratteristiche della cellula procariota dal punto di vista morfologico e fisiologico. Riproduzione sessuale e asessuale. Suddivisione in Archibatteri ed Eubatteri. La diversità metabolica dei procarioti: classificazione in base alle fonti di Carbonio e di energia utilizzate. I batteri autotrofi fototrofi: in che cosa consiste la fotosintesi; vi sono 2 tipi fondamentali di fotosintesi; ruolo dei pigmenti nella fotosintesi. L’apparato fotosintetico nei batteri a fotosintesi anossigenica e ossigenica. Ecologia e posizione evolutiva dei batteri autotrofi fototrofi. I batteri autotrofi chemiolitotrofi: classificazione in gruppi fisiologici in base alle sostanze inorganiche ossidate e ruolo negli ambienti naturali. I batteri eterotrofi chemioorganotrofi: attività respiratoria e fermentativa. Differenti esigenze nutrizionali. La fissazione dell’azoto atmosferico: in che cosa consiste; quali sono gli organismi capaci; la simbiosi tra batteri e le radici delle leguminose. Gruppi biologici di eterotrofi. I batteri come agenti patogeni di piante e animali Ruolo dei batteri in natura nel ciclo della materia. Ciclo del carbonio. Ciclo dell’ossigeno. Ciclo dell’azoto: batteri decompositori, batteri nitrificanti, batteri denitrificanti, batteri fissatori di azoto atmosferico. Passaggio dalla cellula procariotica a quella eucariotica. Alghe: caratteristiche generali. Tipi di organizzazione del tallo (unicellulari, coloniali, tricali, cladomiali), caratteristiche citologiche e citochimiche con particolare riferimento alla struttura e composizione della parete cellulare, dell' apparato fotosintetico (ultrastruttura e pigmenti fotosintetici) e delle

sostanze di riserva . Descrizione del'ultrastruttura del flagelli e della loro importanza a livello tassonomico. Descrizione di organuli cellulari peculiari delle alghe: aptonemi, tricocisti eiettosomi, vacuoli pulsanti, pusule, fisodi, macchia oculare, corpi mucipari).

Riproduzione vegetativa, asessuale e sessuale. Differenti tipi di cicli riproduttivi. Distribuzione e ruoli nei differenti ambienti. Utilizzazione delle alghe da parte dell'uomo. Effetti negativi (intossicazioni e morie legate a fioriture algali. Sistematica delle Rodophyta e descrizione delle peculiarità morfologiche, fisiologiche ed ecologiche.

Sistematica e descrizione delle peculiarità morfologiche, fisiologiche ed ecologiche di Dinophyta, Chrysophyta, Haptophyta, Xantophyta, Bacillariophyta, Phaeophyta, Cryptophyta, Euglenophyta, Chlorophyta e Charophyta con particolare riferimento a tutti i termini di passaggio dalle alghe verdi alle piante terrestri.

Caratteristiche distintive del regno Funghi. Importanza dei funghi in termini quantitativi e qualitativi nei differenti habitat. Evoluzione nel tempo della sistematica dei funghi e degli organismi "fungus-like": classificazioni tradizionali e moderne. Strategie nutrizionali dei funghi: organismi parassiti di piante e animali, uomo compreso, simbionti mutualiste con vegetali (licheni, micorrize) e animali saprotrofi. Importanza dei funghi come organismi mineralizzatori, come agenti di biodeterioramento e nelle applicazioni biotecnologiche.

Tipi di organizzazione del tallo fungino: funghi ifali, unicellulari, rizopodiali, plasmodiali; forme monocentriche e policentriche. Il dimorfismo. Ife specializzate, Agregazioni ifali (stromi, sclerozi, cordoni...). La parete cellulare, i setti. Riproduzione vegetativa, asessuale e sessuale (tipi di gamia, omo- e etotallismo). cicli aploidi, aplo-dispoidi, diploidi e aploidi-dicariali. Accenni al metabolismo fungino (fonti di C, N , microelementi) e agli effetti di temperatura, pH, aerazione, disponibilità di acqua e luce sulla crescita fungina.

Sistematica, caratteristiche morfologiche, ciclo riproduttivo ed ecologia di Mixomycota, Dictiosteliomycota, Acrasiomycota, Plasmodiophoromycota, Oomycota, Hyphocrydiomycota, Chytridiomycota, Zygomycota, Glomerulomycota Ascomycota e Basidiomycota. Licheni: i partner della simbiosi, morfologia, riproduzione, aspetti eco-fisiologici. I licheni come importanti organismi nel biomonitoraggio e altre loro possibili applicazioni.

Viridiplantae. Embriophyta. Colonizzazione delle terre emerse, adattamenti alla vita in ambiente subaereo. Bryobiotina, Crittogame "non vascolari": Bryophyta, classi Bryopsida (Polytrichopsida), Andreaeopsida, Sphagnopsida, Takakiopsida (cenni) (generazione gametofitica, generazione sporofitica, classificazione, metabolismo); Anthocerotophyta e Marchantiophyta (Marchantiopsida, Jungermanniopsida) (generazione gametofitica, generazione sporofitica, classificazione, metabolismo). Ecologia delle “Briofite”.

Tracheobiotina. Tracheofite, Crittogame “vascolari”: modificazioni morfologico-funzionali per il vantaggio selettivo delle tracheofite in ambiente subaereo. Evoluzione dei tipi di stele. Linee evolutive attuali: Lycophyta (Lycopodiales, Selaginellales, Isoetales). Importanza evolutiva dell'eterosporia e dello sviluppo endosporico del gametofito. Monilophyta: Equisetopsida, Marattiopsida, Polypodiopsida (Polypodiales, Salviniales), Psilotopsida (Psilotales, Ophioglossales) (felci eusporangiate e leptosporangiate, isosporee ed eterosporee).

Spermatofite: affermazione dell'eterosporia, evoluzione dell' ovulo e del seme. Ciclo aplo-diplonte con alternanza di generazione "mascherata". Caratteristiche dell'apparato vegetativo delle Gimnospermae. Linee evolutive delle gimnosperme attualmente viventi: Cycadophyta, Ginkgophyta, Pinophyta, Gnetophyta. Taxaceae (Taxus baccata); Cephalotaxaceae (Cephalotaxus); Podocarpaceae (Podocarpus, Phyllocladus); Sciadopityaceae (Sciadopitys verticillata); Cupressaceae (Taxodiaceae incluse): Juniperus, Cupressus, Chamaecyparis, Thuja, Calocedrus, Cunninghamia lanceolata, Cryptomeria japonica, Sequoiadendron giganteum, Sequoia sempervirens, Metasequoia glyptostroboides,Taxodium (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Araucariaceae, Araucaria (distribuzione, caratteri e utilizzo delle specie più importanti); Pinaceae: Abies, Picea, Pseudotsuga, Tsuga, Pinus (P. sylvestris, P. nigra, P. pinea, P. pinaster, P. cembra, P. strobus), Larix, Cedrus (C. atlantica, C. libani, C. deodara) (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti).

Spermatofite: Magnoliophyta (Angiospermae). Radiazione evolutiva delle Angiospermae: duplicazione del genoma; innovazioni dell'apparato vegetativo (legno eteroxilo, morfologia fogliare, habitus erbaceo, ciclo vitale annuo), dell'apparato riproduttivo (fiori ermafroditi a funzione vessillare, stami, ovario e frutto) e dei processi fecondativi (estrema riduzione dei gametofiti, doppia fecondazione-endosperma secondario). Sistematica del gruppo in base al prospetto di classificazione proposto dall' Angiosperm Phylogeny Group (APG) 2003: "famiglie basali" (ANITA grade), clade Magnoliide, Monocotiledoni, Eudicotiledoni. Monocotiledoni: caratteri differenziali rispetto alle Eudicotiledoni.

Famiglie più importanti delle Eudicotiledoni: Ranunculaceae, Caryophyllaceae, ROSIDI- Fabaceae, Rosaceae, Fagaceae, Brassicaceae, ASTERIDI- Ericaceae, Primulaceae, Lamiaceae, Solanaceae, Apiaceae, Asteraceae (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Monocotiledoni: Liliaceae, Orchidaceae, Poaceae (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Identificazione e classificazione delle Angiospermae. Caratteri tassonomici morfologici: strutture riproduttive (fiori ermafroditi e unisessuali, struttura e funzione degli involucri fiorali, androceo, gineceo, infiorescenze, tipi di frutto); strutture vegetative (ciclo vitale, habitus, radici, fusto, foglie). Utilizzo di chiavi dicotomiche per identificazione di campioni.

What is the systematic botany: definition, methods and aims. Differences between systematic, taxonomy and nomenclature. Description of the main artificial (with particular reference to the classification system of Linnaeus), natural and phylogenetic systems. Main characters use today. Differences between animals and plants and organisms with intermediate characteristics. Evolution of classification systems. Prokaryotes. Algae. Distinctive features of the kingdom Fungi. Lichens: the partners of the symbiosis. Viridiplantae. Embriophyta. Tracheobiotina. Tracheophytes,  "vascular" cryptogams. Spermatophytae: heterospory achievement, ovule and seed evolution.

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito: http://naturali.campusnet.unito.it

I testi base consigliati per il corso sono:
Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e Biodiversità, Ed. Piccin.
Mauseth, Botanica, Fondamenti di Biologia delle Piante, Edizione Italiana, Nuova Editoriale Grasso.
Speranza-Calzoni, Raven P.H., Evert R.F., Eichorn S.E. (2002), “Biologia delle piante”, Zanichelli, Bologna.
Gerola, F. M., 1997 – Biologia vegetale sistematica filogenetica. UTET, Torino (3° ed.).



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Ultimo aggiornamento: 26/06/2014 14:15
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