L'acqua nelle piante - Myristica

Ottobre 2001

	L'acqua nelle piante (Manuele Bondì)
	Le viscere della terra, prosciugate, Spalancate, irridono alla vanità della fatica, Ridono senza allegria. T.S. ELIOT, Little Gidding
	Un classico esperimento che i corsi di introduzione alla botanica non mancano di suggerire è quello che permette di seguire la salita dell'acqua lungo la pianta, dal fusto ai petali. Forniti di fiori bianchi (i garofani sono ideali) e di un recipiente dove sciogliere in acqua del colorante (ad esempio di tipo alimentare), potremo osservare a distanza di poche ore come i petali si colorano della stessa tinta che avevamo sciolto e, ancora prima che l'effetto si produca, verificare la salita dell'acqua colorata lungo il sistema floematico della pianta, prelevando uno dei garofani e sezionando trasversalmente il suo fusto. Questo processo di trasporto dell'acqua nelle piante prende il nome di traspirazione e trae origine principalmente dall'evaporazione di acqua dalla superficie fogliare, attraverso gli stomi. L'acqua è il costituente principale delle piante e molte funzioni vitali dipendono dalla sua presenza nella giusta quantità. L'acqua agisce come: componente principale delle reazioni biochimiche che caratterizzano la fotosintesi e la respirazione; responsabile della pressione di turgore all'interno della cellula vegetale; solvente per i minerali e le sostanze nutritive che si muovono all'interno della pianta; responsabile del raffreddamento delle foglie durante la sua evaporazione nel corso della traspirazione, come abbiamo appena visto; regolatore dell'apertura e della chiusura degli stomi, controllando così la stessa traspirazione e anche la fotosintesi; sorgente della pressione che sposta le radici attraverso il terreno; ambiente principale di tutte le reazioni metaboliche che si svolgono all'interno della pianta. Dall'importanza di queste funzioni si comprende la necessità della pianta di assumere acqua dall'ambiente circostante in misura sufficiente. In condizioni di aridità ciò non accade, principalmente a causa della bassa concentrazione di acqua nel suolo (situazione meglio definita col termine di energia libera dell'acqua troppo bassa nel suolo, che può verificarsi sia in ambienti freddi che caldi); da ciò risulta un livello insufficiente di energia libera dell'acqua all'interno della pianta, la quale si definisce così sofferente per stress idrico. Quanto detto aiuta a comprendere perché la pianta abbia una così spiccata sensibilità anche nei confronti di stress idrici moderati: quando la disponibilità idrica è limitata, le piante da un lato riducono le perdite di acqua nell'atmosfera attraverso la chiusura parziale delle aperture stomatiche e dall'altro bloccano il processo di accrescimento cellulare - ebbene, gli stomi delle piante precocemente sottoposte a stress idrici di solito si chiudono prima di quelli delle piante che non hanno mai subìto tale stress. Entrambi gli effetti sono comunque riconducibili alla riduzione che si determina nel turgore cellulare, il più delicato fra i sensori a disposizione delle cellule vegetali per determinare questo tipo di "deformazione" ambientale.	Alyssum alyssoides, una xerofita che scappa dall'aridità.
	Poiché la maggior parte della superficie terrestre è troppo fredda, calda o secca per consentire la vita vegetale, le piante che crescono in condizioni ambientali diverse si sono adattate in vari modi per sopravvivere. Le piante possono essere classificate in tre gruppi a seconda delle condizioni idriche richieste per il normale completamento dei loro cicli vitali: xerofite, mesofite ed idrofite. Le xerofite richiedono un basso consumo d'acqua e sono originarie di zone estremamente aride. Il loro punto di appassimento si trova a -70 bar ed anche a valori inferiori (l'unità di misura del potenziale dell'acqua nelle piante è il bar, cioè l'unità di misura della pressione). Molti dei metodi che sono stati proposti per la classificazione delle xerofite si basano sulle diverse nicchie ecologiche occupate: piante che (i) sfuggono alla siccità, piante che (ii) evitano la siccità, piante che (iii) resistono alla siccità. Esempi di piante che sfuggono alla siccità sono le Effimere del deserto che completano i loro cicli vitali in 4-6 settimane (per esempio, Alyssum alyssoides). Un esempio di pianta che evita la siccità è Beloperone californica oltre a tutte le succulente. Una pianta resistente alla siccità è l'arbusto desertico Prosopis juliflora, che può subire una disidratazione estrema rimanendo in uno stato quiescente, per poi recuperare le funzioni metaboliche in un tempo brevissimo. La maggior parte delle piante che vivono nelle zone temperate sono mesofite , piante che si sono adattate a moderati apporti di acqua. Il loro punto di appassimento normalmente si aggira sui -15 bar. Tuttavia alcune mesofite come Ligustrum hanno il punto di appassimento che può arrivare a -47 bar. Le idrofite, come dice il nome, sono piante amanti dell'acqua. Sono abituate alla sommersione parziale o completa (non sono capaci di crescere sotto ai -5 / -10 bar di potenziale). Un esempio classico di idrofita è la Nymphaea alba. La struttura xeromorfa può essere ereditaria oppure variare a seconda dell'ambiente. Gli esempi più tipici di tale struttura si ritrovano fra le piante che hanno scelto di mantenere un elevato potenziale dell'acqua interna in risposta allo stress idrico più o meno elevato proveniente dall'ambiente esterno - cioè fra quelle piante che "evitano" lo stress (punto (ii) tra quelli citati poco sopra). Alcune di esse possono perdere ogni giorno al massimo 1/4000 del proprio peso in acqua - sono le specie conservatrici -, mentre le specie disperditrici possono perdere ogni ora fino a 5 volte il proprio peso. Le prime riducono la perdita di acqua al minimo, tramite un'efficientissima copertura: cuticola spessa, foglie piccole e compatte (Sedum), elevato rapporto tra volume e superficie delle foglie (molte Cactaceae ed Euphorbiaceae tendono infatti ad una forma cilindrica o sferica); inoltre, posseggono un'elevata capacità di accumulo di acqua poiché i loro vacuoli sono ricchi di sostanze idrofile (un esempio estremo è dato da Agave desertii, che riutilizza l'acqua conservata nelle foglie spostandola, prima di morire, verso l'infiorescenza).	Beloperone californica, una xerofita che resiste all'aridità disperdendo acqua.
	Le disperditrici, al contrario, quali Laurus nobilis, riescono a mantenere un elevato grado di idratazione interna pur mantenendo gli stomi aperti, quindi perdendo molta acqua, solo reintegrando immediatamente ogni minima perdita: ciò avviene facendo cadere il potenziale dell'acqua interna in modo da aumentare la forza traente del prelievo di acqua dal suolo e recuperare subito quanto perduto. Queste piante non si caratterizzano solitamente per particolari strutture morfologiche, come le conservatrici: il loro segreto è interno e consiste nell'elevato grado di rigidità delle loro pareti cellulari. Come un giocatore di tennis che voglia ottenere una risposta più rapida al colpo del suo avversario tenderà al massimo le corde della sua racchetta, così una parete cellulare più tesa consentirà una immediata caduta del turgore cellulare, primo responsabile del necessario abbattimento del potenziale dell'acqua. Concludiamo menzionando quei fattori ambientali che, come detto, possono indurre comportamenti xeromorfi in foglie normalmente mesomorfe o intensificare i caratteri xeromorfi nelle xerofite. Vi sono cinque fattori ambientali che hanno un'influenza in questo senso: l'altitudine - ad altitudini maggiori le mesofite tendono ad avere foglie più piccole e statura nana; la bassa umidità; la carenza di nutrienti; la bassa temperatura; la luce - le foglie che si sviluppano in condizioni di forte intensità luminosa manifestano un maggior grado di xeromorfia rispetto a quelle al riparo dalla luce. L'aridità è una vera fonte di "stress" per la pianta, ma come si è visto essa è ben attrezzata per porvi rimedio. Vedremo nella seconda parte di questo articolo un esempio di quanto sia centrale lo studio dell'ecologia dell'acqua, in riferimento al ruolo che le piante hanno nel mantenere sotto controllo le condizioni di aridità del suolo. Parte seconda	Prosopis juliflora, una xerofita che tollera l'aridità.
	Riferimenti bibliografici: S. Pignatti (ed.), 1995. Ecologia Vegetale. UTET. Torino. C. Longo, 1986. Biologia vegetale. Morfologia e fisiologia. UTET. Torino C. Cappelletti, 1975. Trattato di Botanica. UTET. Torino.