Introduzione alla sistematica

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Introduzione alla sistematica 2

La Botanica Farmaceutica

Botanica farmaceutica = Botanica applicata alle Piante medicinali

Farmacologia Fitoterapia Tossicologia Fitochimica

Chimica degli intermedi Alimentazione

Dietetica

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La Botanica Farmaceutica

Piante officinali

Una pianta officinale è un organismo vegetale usato nelle officine farmaceutiche per la produzione di specialità medicinali. Sono considerate piante officinali piante medicinali, aromatiche e da profumo inserite negli elenchi specifici e nelle farmacopee dei singoli paesi.

• Liquoreria • Cosmetica • Profumeria

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Introduzione alla sistematica 4 La Botanica Farmaceutica

Definizioni di base L’etnobotanica

è una scienza interdisciplinare e transdisciplinare (al confine tra antropologia culturale e botanica) che si occupa dell'uso e della percezione delle specie vegetali all'interno di una o più società umane.

Pianta medicinale

(secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), è un organismo vegetale

che contiene in uno dei suoi organi sostanze che possono essere utilizzate a fini

terapeutici o che sono i precursori di emisintesi di specie farmaceutiche Droga

(parte della pianta che contiene i principi attivi) Principio attivo

(una sostanza che possiede una certa attività biologica) Complesso fitoterapico

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Chemiotassonomia

chemiotassonomia (biochimica, genetica) la classificazione o la tassonomia di organismi sulla base di differenze e similitudini in biochimica, in particolare per quanto riguarda le piante, sulla base dei metaboliti secondari

Farmacognosia, dal greco pharmacon “ droga”, e gignosco “avere conoscenza di

strettamente correlata alla botanica e alla fitochimica, si occupa di sostanze naturali che hanno attività medicinale

Fitoterapia

dal greco phytón (pianta) e therapéia (cura) è, in senso generale, quella pratica che prevede l'utilizzo di piante o estratti di piante

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La BOTANICA è la scienza che assomma le conoscenze relative al mondo dei vegetali

La BOTANICA SISTEMATICA è la scienza che ha per oggetto la DIVERSITA’ dei vegetali

La SISTEMATICA è lo studio comparativo degli organismi e delle loro variazioni

Oggetto della sistematica è lo studio della variabilità e la ricerca dei gruppi di diversità naturali

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La molteplicità delle forme di vita

è difficilmente quantificabile 500.000 specie vegetali

Oltre 2.000.000 di specie animali Tale ricchezza di forme non si

manifesta come un continuum, ma con gruppi di individui affini più o meno chiaramente delimitati l’uno

dall’altro

mpo

hirsuta L. Planta L. glabra DC.

1 2 a b c

Individuare queste discontinuità è alla base dell’individuazione dei gruppi di individui affini e, quindi, di un sistema

Questi limiti sono determinati da lacune morfologiche e, quindi, da discontinuità

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La sistematica

Wettstein:

“Censimento delle piante che esistono attualmente o che vissero in altre epoche geologiche, ed il tentativo

di raggrupparle in un SISTEMA, che da un lato

corrisponda alla esigenza scientifica di dare un

quadro dei rapporti filogenetici tra i diversi gruppi

delle piante e dall’ altro permetta uno sguardo

(11)

La sistematica

La sistematica è la scienza della diversità degli organismi.

Essa implica la scoperta, la descrizione e

l’interpretazione della diversità biologica e la sintesi dell’informazione sulla diversità sotto forma di

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La sistematica

George Gaylord Simson:

“la sistematica è lo studio scientifico dei tipi e delle diversità degli organismi e di ogni relazione fra di essi”

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Tassonomia

(Sistematica, classificazione)

Dizionario di Botanica, Rizzoli Editore (1984):

“Ramo delle scienze biologiche preposto alla classificazione e alla nomenclatura degli organismi viventi e fossili”

E’ la fotografia allo stato attuale (o in determinato momento) che facciamo della differenziazione tra gli esseri viventi determinata dall’evoluzione.

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Le due scienze concorrono a costruire un sistema che consenta di avere una percezione sintetica della diversità dei viventi

La TASSONOMIA si preoccupa di costruire un sistema di classificazione formato da GRUPPI GERARCHICI detti

Mentre la sistematica individua in natura gruppi reali e concreti ( = unità sistematiche = gruppi di diversità), la

tassonomia stabilisce, per mezzo di norme, entità convenzionali ( = unità tassonomiche) per la gestione delle informazioni.

TAXA

entro cui inserire, attraverso le regole di nomenclatura, le unità sistematiche

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La SISTEMATICA fornisce gli elementi per individuare le discontinuità e “delimitare” le specie

La TASSONOMIA, invece, al fine di costruire un sistema gerarchico di classificazione, deve unire in base alle somiglianze

Per la classificazione viene adottato un sistema astratto di categorie

A seconda della loro collocazione gerarchica le stirpi concrete vengono associate ad un

(16)

La sistematica

• Classificazione

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La sistematica - Classificazione

• La classificazione è il collocamento di una entità in uno schema logico e organizzato di relazioni

• Il sistema è generalmente gerarchico, da grandi

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La sistematica

Esigenze

Scientifiche

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La sistematica

• Unità

• Sistema

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L’unità

• Individui: presentano una somma di caratteri

abbastanza continui e costanti che permettono di raggrupparli ed altri che li separano gli uni dagli altri • Specie: concetto naturale nell’uomo

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L’unità

• Linneo – 1738

“Species tot sunt, quot diversas formas ab initium produxit Infinitum Ens”

• De Candolle : la specie è

“Ogni raccolta di individui abbastanza simili per essere COLLETTIVAMENTE DISTINTI da tutti gli altri,

INTERFECONDI e capaci di TRASMETTERE AI DISCENDENTI CARATTERI DISTINTIVI”

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L’unità

• Grandi difficoltà nel delineare i criteri di classificazione

• Gli individui non sono mai perfettamente uguali =

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L’unità

• In una specie

OMOGENEA si trovano una serie di variazioni continue che vanno da un lato all’altro del

carattere PER GRADI INSENSIBILI

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L’unità

Se la popolazione è disomogenea, le variazioni presentano discontinuità

Gradi intermedi di variabilità (se ci sono gradi intermedi abbiamo una specie, se ci sono soluzioni di continuità abbiamo più specie)

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L’unità

Criteri • Ecologici • Fisiologici • Biologici • Morfologici

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L’unità

• La specie LINNEIANA è una specie collettiva, cioè una

grande unità, ancora divisibile

• LINNEONE o specie linneiana

Comprende un numero più o meno grande di specie secondarie (sottospecie, razze geografiche o

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L’unità

Criterio sperimentale della speciazione • Genetica

• Morfologia • Ecologia • Fisiologia

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L’unità

Fecondità inter se

Incrocio con altre specie

o STERILITA’

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L’unità

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L’unità

Nei vegetali inferiori le distinzioni sono meno agevoli, perché hanno molta influenza l’habitat, le forme biologiche, il substrato, ecc.

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Classificazione e nomenclatura

L’unità tassonomica di base della biologia è la SPECIE

Ernst Mayr (1942) Le specie biologiche sono gruppi di popolazioni naturali _{attualmente interfeconde che sono riproduttivamente}

isolate da altri

Ernst Mayr (1969, 1982)

La specie è una comunità di popolazioni interfeconde, riproduttivamente isolate da altre, che occupano una specifica nicchia in natura altri

Nella concezione di Mayr la specie biologica costituisce pertanto

Una comunità riproduttiva Una unità genetica

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Cos’è una specie ?

Essenzialmente, si raggruppano in una specie tutti gli individui che sono sessualmente compatibili.

NOTA: (a) alle barriere sessuali vi sono alcune eccezioni (es.: mulo), (b) le barriere sessuali possono essere superate (es.: coltura di embrioni).

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Tentiamone alcune definizioni…

Insieme di individui morfologicamente simili tra loro più di quanto non siano simili ad altri individui, per caratteri geneticamente fissati e trasmissibili alla discendenza

APPROCCIO SISTEMATICO

Insieme di popolazioni interfertili fra loro e isolate riproduttivamente dalle altre. Lo scambio genetico può essere attuale o potenziale

APPROCCIO BIOLOGICO

Insieme di individui che condividono il medesimo sistema riproduttivo ed usano segnali visivi, acustici o chimici per il mutuo riconoscimento

APPROCCIO RIPRODUTTIVO

Complesso di popolazioni che occupano una specifica nicchia in natura APPROCCIO ECOLOGICO

Complesso di popolazioni monofiletiche che evolvono in modo unitario APPROCCIO FILOGENETICO

Le moderne teorie evoluzioniste sono portate a considerare la specie come un gruppo di esseri viventi in continuo sviluppo e mutazione

(35)

(36)

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La specie

Dobzhansky (1937)

“La specie rappresenta lo stadio in cui un gruppo di forme che si sono fino ad allora incrociate

liberamente, si scindono in uno o più gruppi distinti,

che determinati meccanismi fisiologici rendono non

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La specie

• Interfecondità degli individui +

• Trasmissione ereditaria dei

caratteri +

Affinità morfologiche +

Affinità funzionali =

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La specie

Lavori di Jordan (1814-1899)

Studiando Eriophyla verna si accorse che la SELEZIONE può avere effetto su un numero limitato di specie. Prolungando le colture e la selezione si giunge a

separare delle RAZZE o PICCOLE SPECIE per quali ulteriori selezioni risultano senza effetto.

(40)

La specie

Linneoni o specie collettive • Pinus maritima • Eucalyptus spp. • Thymus vulgaris • Giordanioni o specie inferiori Differenza nell’olio essenziale. La specie è la stessa

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La specie

• Biotipo o linea pura

Complesso di individui che derivano da genitori comuni e che hanno un patrimonio genetico comune

(GENOTIPO)

La specie risulta così composta da un COMPLESSO DI BIOTIPI fra loro AFFINI ed INTERFECONDI

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La specie

Unità inferiori alla specie • Sottospecie • Varietà • Sottovarietà • Forma • Linea • Clone

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La specie

• GENOTIPO: le differenze derivano da condizioni genetiche (cariologico)

• FENOTIPO: le differenze derivano da condizioni ambientali

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La specie

Le condizioni ambientali possono influenzare il genotipo

• Ecotipi

• Chemiotipi

• Ceppi (per i microorganismi) • Cloni

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La specie

La sistematica è quindi una CLASSIFICAZIONE degli organismi secondo CRITERI RAZIONALI

• Morfologia esterna • Morfologia interna • Citologia • Embriologia • Genetica • Fitopaleonotologia • Fitochimica • Fisiologia

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I sistemi

1. Sistemi descrittivi

Teofrasto (III secolo a. C.); Dioscoride, Plinio (I secolo d. C.).

I sistemi sono solo descrittivi il cui fine pratico è il

RICONOSCIMENTO (identificazione) di piante UTILI

(alimentari, medicinali, di interesse economico) o

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I sistemi descrittivi

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I sistemi

2. Sistemi morfologici

Secoli XVI-XVIII

La sistematica si svincola dal concetto di utilità e si

cerca un sistema tassonomico basato soprattutto (o

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I sistemi

• Gessner (secolo XVI): Importanza tassonomica di

FIORI e FRUTTI

• Cesalpino (secolo XVI): Utilizza FIORI e FRUTTI; SEMI

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I sistemi

Ray (Raius) (Secolo XVII)

Importanza dei cotiledoni. Per la prima volta si introduce la distinzione in DICOTILEDONI e MONOCOTILEDONI.

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I sistemi

Joseph Pitton de Tournefort (1668-1708)

“Elementa Botanica, seu methodus de Plantas cognoscendi”, 1694

Caratteri fiorali, in particolare presenza o assenza di COROLLA e della sua conformazione; distinzione fra ALBERI, SUFFRUTICI ed ERBE

(53)

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I sistemi

Monopetali (Gamopetale) = petali saldati Polipetali (Dialipetali) = petali separati

Tournefort stabilisce le sottounità della classe:

Classe  Sezioni  Generi (698)  Specie (1146) Difetti:

• In un solo gruppo piante assai diverse

• Divisione surrettizia di erbe ed alberi; a volte la stessa specie va in classi differenti

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I sistemi - Linneo

Carlo Linneo (1707-1778)

Organi della riproduzione = SISTEMA SESSUALE

Caratteristiche degli stami (numero e conformazione

dell’androceo – distribuzione dei sessi) Distinzione in Fanerogame e Crittogame Denominazione binomia

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I sistemi - Linneo

• Piante con organi della riproduzione

– Invisibili  Crittogame – Manifesti  Fanerogame FANEROGAME

Con fiori unisessuali Con fiori ermafroditi

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I sistemi - Linneo

FANEROGAME ERMAFRODITE

Pistilli e stami uniti fra loro in un unico organo (Ginandria) Pistilli e stami liberi fra loro

Con stami uguali Classi 1-13 (Monadria, diandria…) Con stami diseguali Didinamia, Tetradidinamia

Stami concresciuti

Per i filamenti Mono-, Di-, Poliadelfia Per le antere Singenesia

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I sistemi - Linneo

• Problemi

1. Talvolta il numero degli stami varia nella stessa specie

2. Piante molto affini fra loro risultano distribuite in diverse classi (ad esempio le Graminacee o le

Labiate (Diandre e Didiname)

(60)

I sistemi

Jussieu (1748-1836)

Principio della subordinazione dei caratteri e loro gerarchia

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• La scoperta del microscopio • La teoria dell’evoluzione

Darwin - Lamarck

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• Sistemi che prediligono la linea EVOLUTIVA

Importanza di: Paleontologia Morfologia comparata Processi fecondativi Embriogenesi Alternanza di generazioni Poliploidia Fitogeografia Fitochimica

I sistemi moderni

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I sistemi moderni

• Sistemi monofiletici (archetipi)

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I sistemi moderni

(65)

I sistemi moderni

• Albero filogenetico

(66)

I sistemi moderni

• Albero filogenetico

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(68)

Introduzione alla sistematica 68 • Engler-Diels (1936) 14 divisioni poi 17

• Tonzig (1956) 13 divisioni • Cappelletti (1959) 15 divisioni

• Scagel (1963) 25 divisioni • Strasburger (1967) 7 divisioni

(69)

Il sistema di Engler-Diels

“Syllabus der Pflanzenfamilias” (1957)

17 divisioni (Abteilung)

I Bacteriophyta X Phaeophyta

II Cyanophyta XI Rhodophyta III Glaucophyta XII Fungi

IV Myxophyta XIII Lichenes

V Euglenophyta XIV Bryophyta

VI Pyrrophyta XV Pteridophyta

(70)

(71)

(72)

I sistemi moderni

Linneo: 1 classe di crittogame

tutte le altre fanerogame

Tallofite Cormofite

(73)

I sistemi moderni

Tallofite Procarioti: I. Bacteriophyta

II. Cyanophyta

Eucarioti: Alghe III. Rodophyta

IV. Pyrrophyta V. Chrysophyta VI. Phaeophyta VII . Euglenophyta VIII. Chlorophyta IX. Charophyta Funghi X. Mycota XI. Lichenes

Cormofite XII. Bryophyta

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Le unità superiori ed inferiori

• Specie • Genere • Famiglia • Ordine • Classe • Divisione o stipite Unità intermedie

Specie: subspecie, varietà, forma, linea, clone, cultivar

Genere: sezione

Famiglia: sottofamiglia, tribù, sottotribù

Ordine: sottordine, gruppi di famiglie

Classe: sottoclasse, coorte, gruppi di ordini

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Principi della classificazione

degli esseri viventi

1. Regno 2. Divisione 3. Classe 4. Ordine 5. Famiglia

Oggi, le principali categorie tassonomiche sono:

Plantae Magnoliophyta Liliopsida Orchidales Orchidaceae Ophrys

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La nomenclatura

• Linneo introduce la Denominazione binomia

• Precedentemente ogni specie era identificata da una breve descrizione:

• Es. Cesalpino: “Pinus alia cui soli folia deciduun hieme” • Linneo: Larix decidua

• La denominazione binomia comprende GENERE, SPECIE e AUTORE.

(77)

Linneo e la nomenclatura binomia

Nel Settecento il botanico svedese

Carl von Linné

o Linneo (1707−1778) propose un

nuovo modo scientifico per

catalogare gli organismi nel libro

Species Plantarum (1753).

La classificazione sistematica

ideata da Linneo dà

«un nome e un cognome» alle specie viventi attraverso la

nomenclatura binomia.

Perché una nomenclatura binomia?

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La nomenclatura

• Genere: sostantivo (può essere una antica denominazione

latina o greca o un nome proprio)

• Specie: aggettivo (es. vulgaris, officinalis, vernalis) oppure un

sostantivo già in uso prima di Linneo (es. Datura stramonium) oppure un genitivo di nome proprio (Primula palinuri) o anche un aggettivo sostantivato.

• Autore: In genere è una sigla (Es. L. = Linneo; DC. = De

Candolle; Huds. = Hudson) ed indica l’Autore che per primo ha dato il nome alla specie.

• Talora dopo genere, specie ed autore si pone la varietà o la

sottospecie con criteri analoghi (es. Papaver somniferum L.

(79)

La nomenclatura

• Norme codificate dall’11° Congresso Internazionale di Botanica, Seattle, 1969

• Codice di nomenclatura botanica “International Code of

Botanical Nomenclature”, 1972

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La nomenclatura

Norme di nomenclatura

1. Ottenere la fissità dei nomi, in modo che una stessa entità (taxon) sia sempre chiamata con lo stesso nome

2. Tutti i nomi sono scritti e pronunciati in latino (anche per i popoli che adottano alfabeti diversi)

3. Ogni taxon può portare un solo nome, il più antico pubblicato validamente

4. Ogni denominazione binomia deve essere unica, cioè la più antica pubblicata

5. Nella ricerca del nome o del binomio più antico la data limite è il 1.5.1793, data di pubblicazione di “Genera

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La nomenclatura

NOMI DI GENERE

• Derivanti da nomi latini di piante (Rosa, Pinus, Alnus, Corylus) • Derivanti da nomi di fantasia in latino (Navicula, Albugo) o in

greco (Phyllodendron)

• Nomi volgari in lingue diverse dal latino o dal greco (Manihot,

Cocos)

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La nomenclatura

Nomi di specie

• Dovrebbe specificare le caratteristiche (es. Viola tricolor) • Derivano da usi (es. Parietaria officinalis)

• Derivano da nomi geografici (es. Olea europaea, Linaria italica)

• Derivano da nomi di studiosi o di personalità (es. Aster

garibaldii, Androsace mathildae, Alyssum bertoloni)

• Derivano da nomi comuni di piante (es. Brassica rapa, Zea

mays, Atropa belladonna)

Curiosità

Alcuni nomi sono validi ma non rispecchiano le caratteristiche della pianta (es. Euphorbia veneta, Hieracium murorum),

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Ogni specie è designata da un BINOMIO LATINO

Il binomio è composto da un sostantivo che designa il GENERE e da un epiteto che indica la SPECIE

Il nome generico è unico: ad ogni nome corrisponde uno ed un solo genere

L’epiteto specifico può essere utilizzato per piante diverse

Di conseguenza ogni specie deve essere sempre

indicata con l’intero binomio latino e non con il solo epiteto specifico

Genere

Epiteto specifico Lettera maiuscola!!!

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E’ accaduto che

la stessa specie fosse descritta da due autori diversi con nomi diversi diversi autori utilizzassero lo

stesso binomio per indicare specie diverse

Per ovviare a questo “inconveniente” è stato adottato il

principio di priorità in base al quale per ogni specie è valido solo il primo nome attribuito e, parallelamente, per ogni nome è valido solo il primo uso che ne è stato fatto

Per ovviare a confusioni ogni volta che si cita un binomio latino è bene accompagnarlo con il nome dell’autore da cui è stato introdotto

“Intesa nel senso che a questo binomio ha dato Linneo”

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DIVISIONE

CLASSE

Magnoli - ophyta Lili - opsida

SOTTODIVISIONE Magnoli - ophytina

I nomi dei taxa superiori al genere vengono derivati dal nome di un genere che vi è compreso, apponendo un suffisso appropriato, secondo lo schema seguente, costruito sull’esempio del genere ORCHIS