LE PIANTE, FLUSSO E FUNZIONI DALLE RADICI ALLE FOGLIE – da enciclopedia Treccani

Acqua nelle piante
Nelle piante non c'è nessuna struttura che spinge l'acqua fino alle foglie dei rami più alti e sono ancora le caratteristiche delle molecole di acqua che permettono il trasporto delle sostanze dalle foglie alle radici e dalle radici alle foglie.
Nelle piante superiori, si sono sviluppati particolari tessuti di conduzione, ovvero delle strutture attraverso le quali l'acqua può raggiungere le foglie più alte e distribuire a tutte le parti della pianta le sostanze organiche sintetizzate nelle foglie. Anche nelle piante non vascolari il trasporto avviene nei due sensi, ma i tessuti di conduzione sono meno differenziati.
Negli alberi ad alto fusto, come ad esempio le esemplari sequoie, l'acqua deve percorrere distanze che possono raggiungere anche diverse decine di metri. I meccanismi che contribuiscono alla risalita dell'acqua sono diversi, e ancora una volta ricollegabili alle sue caratteristiche microscopiche.
L'acqua del terreno, infatti, passa per osmosi all'interno dei peli radicali attraverso la membrana costituita dalle cellule epidermiche. I peli radicali, quindi, assumono dal terreno soluzioni di ioni inorganici e di piccole molecole di sali minerali, permettendo l'instaurarsi di un flusso mantenuto dalle differenze di concentrazione tra l'esterno (soluzioni poco concentrate nel terreno) e l'interno della pianta (soluzioni molto concentrate nelle cellule). Si genera così quella che viene definita 'pressione radicale' che può essere sufficiente a spingere l'acqua fino ad altezze modeste, ma che non è certo in grado di farle raggiungere le sommità di grossi alberi o dei lunghi steli delle piante rampicanti. La pressione richiesta in questi casi è molto ingente e di gran lunga più elevata di quella sviluppata per osmosi, né il fenomeno può essere spiegato con l'aspirazione: anche il vuoto assoluto all'interno dell'albero non potrebbe sollevare una colonna d'acqua a più di 10 metri.
Dati i minuscoli diametri dei vasi xilematici in cui scorrono acqua e sali minerali, le forze di capillarità possono svolgere un ruolo importante e, affiancandosi alla pressione radicale, contribuire a potenziare l'ascesa della linfa. Le caratteristiche polari delle molecole di cellulosa, costituente principale delle pareti cellulari delle piante, rendono questa sostanza altamente idrofilica e in grado, quindi, di instaurare forze di adesione particolarmente intense con le molecole d'acqua.
Ma anche prendendo in considerazione la capillarità non si riesce a dar conto della risalita delle molecole d'acqua fino a quote considerevoli.
C'e bisogno di un ulteriore forza trainante che faccia arrivare la linfa fino alla sommità della chioma. Così le piante sfruttano attivamente la perdita d'acqua che ha luogo a livello delle foglie, traendo vantaggio dalla tendenza alla disidratazione che rappresenterebbe un potenziale problema. Proprio dalla superficie delle foglie esposte all'aria l'acqua evapora continuamente attraverso particolari aperture: gli stomi. Questo fenomeno, chiamato traspirazione viene regolato dalla maggiore o minore apertura degli stomi stessi: se sono aperti l'acqua lascia la foglia in forma di vapore, se sono chiusi, l'acqua rimane trattenuta al suo interno e si evitano perdite eccessive di liquido.
Il passaggio delle molecole dalla foglia all'atmosfera nel corso della traspirazione crea, a causa del grandissimo grado di coesione interno, una situazione di squilibro e di 'tensione' che concretamente risulta in una forza diretta verso l'alto che attrae l'acqua nella parte alta del sistema vascolare, vincendo la forza di gravità. Così il flusso d'acqua, trascinato dalle molecole che stanno evaporando, scorre senza frammentarsi dalla base dell'albero alla chioma.
L'acqua resiste a questa tensione come un elastico teso che si deforma ma non si rompe a causa della fitta rete di legami idrogeno che la mantiene coesa. Il mantenimento di una colonna continua di liquido è fondamentale per la sopravvivenza della pianta: un'interruzione dovuta, per esempio, alla presenza di bolle che ostruissero il passaggio, provocherebbe la separazione in due spezzoni della colonna stessa con la parte inferiore che non potrebbe più essere richiamata verso la chioma. La struttura altamente interconnessa dei vasi xilematici (la possibilità cioè di trovare strade alternative in caso di interruzione), il piccolo diametro dei tubicini che li compongono, e una sostanziale impermeabilità delle pareti dei tubicini che non lascia disperdere l'acqua nei tessuti vegetali, garantendo che non ci siano perdite né di acqua né di pressione lungo il percorso, costituiscono le raffinate difese che le piante hanno evoluto per evitare la formazione di tali bolle e i loro effetti.
Pressione radicale e traspirazione cooperano alla salita dell'acqua fino alle foglie: l'una spinge dal basso, l'altra tira dall'alto. Dalle radici che forniscono costantemente nuova soluzione salina fino ai germogli apicali, la pianta è quindi percorsa da un flusso continuo di acqua che, attraverso la traspirazione, si disperde nell'ambiente. Questo fenomeno ha delle dimensioni difficilmente immaginabili: un modesto albero di betulla traspira più di trecento litri d'acqua al giorno, molta più di quella che evaporerebbe dal suolo nudo; così anche una semplice pianta di grano, che pesa meno di mezzo chilo al momento del raccolto, ha assunto, trasportato e liberato nell'atmosfera quasi due quintali di acqua durante la sua vita.

Fotosintesi e respirazione
Nel tessuto verde delle foglie avviene la fotosintesi che comprende a) i complicati processi endoergonici relativi all'attivazione e al trasferimento degli elettroni che dall'acqua vanno a ridurre l'accettore NADP + mentre si libera ossigeno molecolare nell'ambiente e b) le successive reazioni di organicazione del carbonio in cui la CO₂ viene ridotta a carboidrato. I reagenti chimici sono dunque l'acqua che arriva alle foglie dalle radici e l'anidride carbonica che dall'aria entra nelle foglie attraverso gli stomi.
Nelle foglie e nei fusti, in parallelo allo xilema, si trovano i tubi del floema, (comunemente detti vasi cribrosi) in cui avviene il trasporto delle sostanze costruite con la fotosintesi fino alle varie parti della pianta.
Mentre l'acqua sale nello xilema per ragioni fisiche, sono i tubi del floema a mettere in comunicazione i luoghi di produzione e quelli di consumo che utilizzano di solito la sorgente più vicina. La soluzione con i prodotti della fotosintesi (linfa elaborata) deve essere distribuita in tutte le direzioni, e per questo servono i meccanismi del trasporto attivo che impiegano altra energia chimica.
Le sostanze vegetali, formate a partire dagli zuccheri, sono alimento indispensabile per gli animali incapaci di sfruttare altre forme di energia e di costruire da soli le sostanze necessarie alla loro esistenza.
Quando gli animali si nutrono e respirano, all'interno delle loro cellule (nei mitocondri), gli zuccheri (assunti con la nutrizione) e l'ossigeno (assunto con la respirazione) vengono reciprocamente trasformati. In presenza di ossigeno, infatti, circa il 50% della materia organica prodotta con la fotosintesi viene usata come combustibile per la respirazione cellulare e complessivamente ossidata ad anidride carbonica, liberando circa 686 kcal per mole di glucosio, con un rendimento di circa il 60%. Una parte dell'energia chimica rimasta nelle molecole fotosintetizzate viene trasferita ad altre molecole di ATP che si formano nel processo respiratorio, circa 32 per ogni molecola di zucchero: l'ATP, trasportato nei luoghi appropriati della cellula, servirà per il movimento, il calore e la vita dell'organismo.
Al termine del processo respiratorio, l'accettore finale degli elettroni e degli ioni idrogeno che componevano la molecola dello zucchero è proprio l'ossigeno, fortemente elettronegativo, che viene così ridotto ad acqua. Contemporaneamente, il carbonio si ossida a CO₂, e viene eliminato nell'ambiente con i meccanismi respiratori.
Si ricostruiscono così, con una sorta di demolizione ossidativa degli zuccheri che coinvolge processi di fosforilazione e di produzione di ATP, le due molecole di acqua e di anidride carbonica utilizzate nella fotosintesi.
Mentre fotosintesi e respirazione sono due processi che dal punto di vista della materia procedono in senso inverso e che - di conseguenza - fanno parte di un ciclo che si avvia e si conclude con acqua e anidride carbonica, considerazioni analoghe non si possono fare per l'energia che non ha una 'storia' ciclica, ma viene degradata nei processi vitali. L'energia solare, infatti, attraverso le sue successive trasformazioni in altre forme di energia (chimica, meccanica, ecc.) ha reso possibile il funzionamento dei viventi e infine, dissipandosi completamente in calore, si è dispersa nell'Universo - cosa che sarebbe successa ugualmente anche se i viventi non l'avessero per un momento bloccata e trasformata per il loro mantenimento.

Tessuti Vegetali: i Tessuti Conduttori – da giardinaggio.efiori.com

I TESSUTI CONDUTTORI

I tessuti conduttori sono costituiti da lunghe file di cellule che si sovrappongono e, in questa sovrapposizione dove l'una è a contatto con l'altra, una parte o si perfora o viene modificata e va a formare una sorta di tubo molto lungo. Sono i vasi, quella struttura, cioè, preposta al collegamento dell'apparato radicale con la parte aerea di una pianta.

Nelle piante di una certa età, anche se di notevoli dimensioni e diametro del fusto, i vasi si trovano pochi millimetri sotto la corteccia. In questo poco spazio, dunque, avviene la quasi totalità del trasporto della linfa fra chioma e radici. Sono tessuti complessi essendo costituiti da diversi tipi di cellule, raggruppati in fasci insieme alle fibre e si dividono in vasi xilematici o legnosi che formano lo xilema o legno e in vasi floematici o cribrosi che formano il floema o libro.I primi (vasi xilematici) hanno il compito di trasportare la linfa grezza (composta essenzialmente da acqua e sali minerali) dalle radici alle foglie e sono vasi costituiti da cellule morte (trachee e tracheidi) con protoplasma assente, a parete

ispessita e, in parte, lignificata. Si possono quindi paragonare a dei tubicini come fossero tante cannucce e, dato che in essi la linfa viene "aspirata o succhiata" (che dir si voglia) dall'alto tramite l'evaporazione che avviene nella parte aerea (il meccanismo, in pratica, della cannuccia e della bibita) possiamo dire che esiste una sorta di tensione interna alla pianta perchè ciò avvenga (incredibili piante! Non è cosa da poco vincere la forza di gravità eppure loro...). Questa tensione interna potrebbe esporre i vasi al collassamento ma proprio la lignificazione di una parte della parete del vaso, impedisce che ciò accada.

I vasi floematici, invece, trasportano la linfa elaborata (costituita da una soluzione acquosa in cui sono contenute sostanze organiche prodotte dalla fotosintesi -gli zuccheri- ormoni e aminoacidi), dalle foglie a tutto il resto della pianta e alle radici e sono costituiti da cellule vive comunque modificate. In questi vasi il trasporto della linfa avviene grazie ad una sorta di pressione che "spinge" verso il basso. Le pareti di questi vasi, sono ispessite ma mai lignificate.

In aggiunta alle strutture preposte alla conduzione, nel legno e nel libro (xilema e floema) si trovano anche fibre e cellule parenchimatiche.

Dicevamo che trachee e tracheidi formano lo xilema o legno, disposto nella parte più centrale della pianta, mentre i vasi cribrosi costituiscono il libro o floema che si trova nella parte più interna della corteccia. Le trachee (vasi aperti), a differenza delle tracheidi, sono maggiormente efficienti nel trasporto della linfa grezza delle piante più evolute come ad esempio le latifoglie mentre le tracheidi (detti vasi chiusi perchè la linfa deve sempre attraversare la lamella mediana per poter passare) sono presenti in piante più primitive come le conifere e, per la loro conformazione più irregolare, per la sezione più stretta, presentano più ostacoli al passaggio della linfa.

Le fibre, invece, hanno la funzione di aumentare la resistenza dei fasci a fronte delle sollecitazioni di cui parlavamo prima mentre le cellule vive sono deputate soprattutto alla regolazione del flusso della linfa grezza all'interno di trachee e tracheidi. In autunno, nelle caducifolia, le cellule vive danno origine a delle estroflessioni somiglianti a piccolissime ernie del tessuto per fermare la circolazione della linfa, chiamate tille. Con la bella stagione, invece, quando sarà indispensabile far ripartire il flusso della linfa grezza, le tille verranno riassorbite.

Le cellule vive hanno anche un'altra funzione nei mesi invernali, sui vasi cribosi (floematici) cioè quella di bloccarne l'attività "incrostando" le zone di perforazione tra cellula e cellula da cui percola la linfa elaborata, in maniera tale da impedirne il flusso. Anche queste "incrostazioni" verranno rimosse, poi, con l'approssimarsi della bella stagione.

Ma oltre al collegamento verticale all'interno della pianta, atto a garantire la distribuzione della linfa dalle radici alla chioma e viceversa, esiste anche il collegamento trasversale tra l'interno e l'esterno ed è garantito dai raggi midollari o parenchimatici, costituiti da una serie di cellule allungate e disposte in fila e che, oltre ad avere la funzione di conduzione delle sostanze nutritive hanno anche quella di costituire una riserva di amidi e sostanze minerali.