Il trasporto delle soluzioni

Nelle piante vi sono due vie di circolazione delle soluzioni: una, vista in precedenza, dal basso verso l'alto, cioè il trasporto dell'acqua e dei sali dalle radici alle foglie, sede della fotosintesi; l'altra dall'alto verso il basso, cioè il trasporto degli zuccheri prodotti dalla fotosintesi dalle foglie a tutte le parti della pianta.

  Trasporto dell'acqua e dei sali verso le foglie

Il meccanismo di trasporto dell'acqua e dei sali (linfa grezza) nelle parti aeree della pianta, anche a diverse decine di metri di altezza dal suolo, è spiegato dalla teoria della coesione-tensione (v. fig. 16.2).

Nei vasi legnosi, le molecole di acqua sono unite in lunghe catene dalla forza di coesione e nello stesso tempo aderiscono con una forza di adesione alle pareti dei vasi: salgono quindi lungo i vasi, per una certa altezza, per capillarità.

Contemporaneamente, nelle foglie parte dell'acqua evapora, creando una pressione negativa (tensione) all'interno dei tessuti legnosi della foglia e una forza di suzione che richiama acqua dai vasi sottostanti, fino alla radice: si forma così una colonna continua di acqua dalla radice alle foglie.

L'evapotraspirazione è la perdita di acqua (traspirazione) per evaporazione attraverso gli stomi delle foglie.

Gli stomi sono piccole aperture che si trovano sull'epidermide inferiore della foglia, protette dall'irraggiamento diretto del Sole; gli stomi permettono gli scambi di acqua e gas tra l'ambiente esterno e la foglia, la cui epidermide è in genere ricoperta di cere e cuticole che la rendono impermeabile.

Ogni apertura stomatica è circondata da due cellule, dette cellule di guardia, che per la variazione del loro turgore la chiudono o la aprono secondo la necessità. Gli stomi devono essere infatti in grado di bilanciare la perdita di acqua, senza impedire nello stesso tempo la diffusione nella foglia di diossido di carbonio.

Regolando la traspirazione, gli stomi regolano anche, come abbiamo visto, l'assorbimento dell'acqua a livello radicale.

Quando l'umidità dell'aria è eccessiva, le foglie emettono gocce d'acqua (guttazione) da particolari stomi acquiferi che si trovano all'apice e al margine. Nelle piante che vivono in ambienti ricchi di sali minerali la guttazione consente la perdita dei sali in eccesso, che rimangono come incrostazioni sulle foglie.

Il glucosio, il prodotto finale della fotosintesi, è uno zucchero monosaccaride solubile nell'acqua, che viene trasportato in soluzione (linfa elaborata) a tutte le cellule che non si procurano energia mediante la fotosintesi, come quelle della radice e del fusto.

Il trasporto della linfa elaborata, detto traslocazione, avviene nel floema con un meccanismo basato sulla differenza di pressione idrostatica (cioè dell'acqua) e spiegato dalla teoria dello scorrimento per pressione.

1. Le molecole di glucosio, per condensazione con molecole di fruttosio (un altro zucchero monosaccaride a 6 atomi di carbonio) sono trasformate in molecole di saccarosio, uno zucchero disaccaride, che passano per trasporto attivo nelle cellule compagne del libro; le cellule compagne sono cellule vive e possiedono molti mitocondri in grado di produrre energia sufficiente al trasporto.
2. L'aumento della concentrazione di saccarosio nelle cellule compagne induce il passaggio dello zucchero per diffusione, attraverso i plasmodesmi, nelle cellule dei tubi cribrosi.
3. L'aumentata concentrazione nei tubi cribrosi richiama acqua dalle vicine cellule del legno per osmosi e di conseguenza si verifica un aumento della pressione idrostatica.
4. Contemporaneamente, a un'altra estremità del tubo cribroso gli zuccheri passano per trasporto attivo dai tubi cribrosi alle cellule compagne più vicine all'organo che ha bisogno dello zucchero (per esempio, un frutto in via di maturazione). L'acqua segue gli zuccheri per osmosi e la pressione idrostatica nel tubo diminuisce.

La differenza tra l'alta pressione idrostatica all'estremità del tubo vicina alla foglia e la bassa pressione idrostatica all'estremità del tubo vicina all'organo crea il flusso continuo della linfa diretto dalla zona ad alta pressione alla zona a bassa pressione.

Quando la pianta è in crescita, il trasporto è diretto prevalentemente verso gli apici e i germogli fogliari; a maturità, è diretto verso i fiori e i frutti; alla fine della stagione riproduttiva è diretto verso gli organi di riserva, come le radici e i fusti sotterranei (dove lo zucchero è convertito in amido, un polisaccaride insolubile in acqua). Anche il trasporto degli zuccheri è regolato da ormoni .