Il modo sorprendente in cui le felci sono riprodotte

Le felci sono piante vascolari frondose che, pur avendo un sistema vascolare che permette il flusso di acqua e sostanze nutritive come le conifere e le piante da fiore, il loro ciclo vitale è molto diverso da quello delle altre piante. Le conifere e le piante da fiore si sono evolute per sopravvivere in condizioni difficili e secche, ma le felci hanno bisogno di acqua per la riproduzione sessuale.

Anatomia di base delle felci

Per comprendere la riproduzione delle felci è importante identificare le loro parti. Le fronde sono i “rami” frondosi, costituiti da foglioline chiamate padiglioni auricolari. Sul lato inferiore di alcuni padiglioni auricolari si possono vedere protuberanze di colore diverso contenenti spore. Non tutte le fronde e le pinne hanno spore; quelli che li hanno sono chiamati fronde fertili.

Le spore sono minuscole strutture che contengono il materiale genetico necessario per lo sviluppo di una nuova felce . Possono essere verdi, gialli, neri, marroni, arancioni o rossi. Le spore sono contenute in strutture chiamate sporangi , che a volte sono raggruppate insieme per formare un sorus. In alcune felci gli sporangi sono protetti da una membrana chiamata indusia, mentre in altre gli sporangi sono esposti all’aria.

alternanza di generazioni

Il ciclo di vita della felce richiede due generazioni per essere completato. Questo si chiama alternanza di generazioni.

Una generazione è diploide, nel senso che porta due serie identiche di cromosomi in ogni cellula, o l’intero corredo genetico (come una cellula umana). Le felci frondose portatrici di spore fanno parte della generazione diploide, chiamata sporofita .

Le spore di una felce non si sviluppano in sporofiti frondosi; non sono come i semi delle piante fiorite. Invece, producono una generazione aploide. In una pianta aploide, ogni cellula contiene un set di cromosomi o metà del corredo genetico (come uno spermatozoo o un uovo umano). Questa generazione di felci ricorda una piccola piantina a forma di cuore. Si chiama protallo o gametofito.

Il ciclo di vita della felce

Partendo dalla felce così come la riconosciamo (lo sporofito), il suo ciclo vitale segue le seguenti fasi:

1. Lo sporofito diploide produce spore aploidi per meiosi, lo stesso processo che produce uova e sperma negli animali e nelle piante da fiore.
2. Ogni spora si sviluppa in un protallo fotosintetico (gametofito), generato dalla mitosi. Poiché la mitosi mantiene il numero di cromosomi, ogni cellula del protallo è aploide. Questa piantina è molto più piccola della felce sporofita.
3. Ogni protallo produce gameti per mitosi. La meiosi non è necessaria perché le cellule sono già aploidi. Spesso un protallo produce sperma e ovuli nella stessa piantina. Mentre lo sporofito era costituito da fronde e rizomi, il gametofito ha foglioline e rizoidi. All’interno del gametofito lo sperma viene prodotto in una struttura chiamata antheridium. L’uovo viene prodotto all’interno di una struttura simile chiamata archegonium.
4. Quando c’è acqua, gli spermatozoi usano i loro flagelli per viaggiare verso un uovo e fecondarlo.
5. L’ovulo fecondato rimane attaccato al protallo. L’uovo è uno zigote diploide formato dalla combinazione di DNA dell’uovo e dello sperma. Lo zigote cresce per mitosi nello sporofito diploide, completando così il ciclo vitale.

Prima che gli scienziati capissero le strutture e i processi genetici, la riproduzione delle felci era sconcertante. Sembrava che le felci adulte emergessero dalle spore. In un certo senso è vero, ma le minuscole piantine che emergono dalle spore sono geneticamente diverse dalle felci adulte.

Bisogna tener conto che lo sperma e l’ovulo possono essere prodotti nello stesso gametofito, quindi una felce può essere fecondata internamente. I vantaggi della fecondazione interna sono che vengono sprecate meno spore, non sono necessari portatori di gameti esterni e gli organismi adattati al loro ambiente possono mantenere le loro caratteristiche. Il vantaggio della fertilizzazione incrociata è che nuovi tratti possono essere introdotti nella specie.

Altri modi che usano le felci per riprodursi

Il ciclo di vita delle felci si riferisce alla riproduzione sessuale. Tuttavia, le felci possono anche riprodursi asessualmente. Vediamo come sono questi processi.

• Nell’apogamia uno sporofito si sviluppa in un gametofito senza che si verifichi la fecondazione. Le felci utilizzano questo metodo di riproduzione quando le condizioni ambientali sono troppo secche per consentire la fecondazione.
• Le felci possono produrre nuove felci all’estremità prolifica delle fronde. Man mano che la nuova felce cresce, il suo peso fa cadere a terra le fronde. Una volta che la nuova felce ha messo radici, può sopravvivere separata dalla pianta madre. La nuova felce è geneticamente identica al suo genitore. Le felci usano questo metodo come metodo di riproduzione rapida.
• I rizomi  (strutture fibrose simili a radici) possono diffondersi nel terreno e da essi possono germogliare nuove felci . Anche le felci che crescono dai rizomi sono geneticamente identiche ai loro genitori. Questo è un altro metodo che consente una riproduzione veloce.

Riproduzione di felci: riepilogo

• Le felci usano metodi di riproduzione sia sessuali che asessuati.
• Nella riproduzione sessuale, una spora aploide si sviluppa in un gametofito aploide. Se c’è abbastanza umidità, il gametofito viene fecondato e diventa uno sporofito diploide. Lo sporofito produce spore, completando così il ciclo vitale.
• I metodi di riproduzione asessuata includono l’apogamia, la riproduzione sulla punta delle fronde prolifiche e la germinazione di nuove felci sui rizomi che si espandono al suolo.

Riferimento

• STRASBURGER, Trattato di botanica (35a edizione), Sitte et al . Editoriale Omega.