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Quando gli animali si trovano di fronte a uno stimolo ambientale, che sia il tramonto, la pioggia battente o la necessità di trovare acqua e cibo, è normale che si generino risposte basate sul loro comportamento. In generale, una delle risposte degli animali a questi stimoli è quella di spostarsi dal luogo in cui si trovano. Al contrario, le piante non possono reagire allo stesso modo agli stessi stimoli ambientali. Questo perché le piante sono sessili, cioè sono letteralmente sempre radicate o ancorate nello stesso posto. Pertanto, le piante devono reagire a diversi stimoli o sfide attraverso la loro fisiologia e il loro sviluppo.
Queste differenze nello stile di vita tra piante e animali sono dovute a una differenza fondamentale tra i due gruppi: mentre gli animali si muovono nel loro ambiente, le piante crescono fisse nel loro. Questo modo di vivere delle piante fa sì che la loro crescita sia determinata, in larga misura, da stimoli ambientali. Pertanto, uno degli elementi dell’insieme delle risposte di crescita utilizzate dalle piante per realizzare questo tipo di sviluppo “plastico” e condizionato dal loro ambiente è la crescita direzionale. La crescita direzionale è prodotta a sua volta da uno stimolo direzionale. Questo fenomeno è noto come tropismo.
Cosa sono i tropismi
Pertanto, i tropismi delle piante sono meccanismi attraverso i quali si adattano ai cambiamenti ambientali . Allo stesso modo, un tropismo è un movimento verso o lontano da uno stimolo. Gli stimoli che comunemente influenzano la crescita delle piante sono quattro: luce, gravità, acqua e tatto. Tuttavia, i tropismi non devono essere confusi con altri movimenti delle piante. Con i movimenti nastici, la direzione della risposta dipende dalla direzione degli stimoli. I movimenti nastici delle foglie delle piante carnivore ne sono un buon esempio. Qui, questi movimenti sono avviati da uno stimolo, ma la direzione dello stimolo non è un fattore nella risposta che viene generata come risultato di esso.
Oltre a dover rispondere a fattori di stress ambientali (come attacchi di erbivori o agenti patogeni), le piante devono esplorare il loro ambiente. In questo modo, cercano le risorse nutritive di base che sostengono la loro vita. Pertanto, le piante nel loro ambiente cercano principalmente forniture adeguate. Acqua, nutrienti minerali, luce e, in alcuni casi, sostegno fisico ne fanno parte. La distribuzione delle forniture necessarie e ricercate dalle piante varia nel tempo e nello spazio. Se le piante sono in grado di controllare queste variabili e, a loro volta, la direzione dei cambiamenti che generano, avranno una maggiore capacità di esplorare il loro ambiente. Pertanto, questi tropismi sono sempre presenti nelle piante e sono la chiave dell’adattabilità all’ambiente per la loro sopravvivenza.
tropismo positivo e negativo
I tropismi delle piante sono anche il risultato di una crescita differenziale. Questa crescita si verifica quando le cellule in un’area di un organo vegetale crescono più velocemente delle cellule nell’area opposta. Pertanto, la crescita differenziale delle cellule dirige la crescita dell’organo (foglia, radice, gambo, ecc.). Allo stesso modo, determina la crescita direzionale dell’intera pianta. Alcuni ormoni vegetali, come le auxine, sono considerati regolatori della crescita differenziale di un organo vegetale. Questi ormoni fanno piegare o piegare la pianta in risposta a uno stimolo.
Il movimento che si genera nella direzione di uno stimolo è considerato tropismo positivo . Invece, la crescita nella direzione opposta a uno stimolo è nota come tropismo negativo . Altre risposte tropicali comuni delle piante sono il gravitropismo, il fototropismo, l’idrotropismo, il tigmotropismo, il termotropismo e il chimotropismo.
gravitropismo
La divisione delle cellule vegetali avviene in regioni subapicali chiamate zone di allungamento e formate da tessuti chiamati meristemi. Questa divisione cellulare consente la crescita degli organi vegetali. La gravità è un segnale endogeno e ambientale che, accompagnato da altri segnali, regola questo processo di crescita. Quando la radichetta (radice della pianta) si allunga e il suo seme germina, si formano le radici primarie. Tutte le radici generate dalle prime radici sono conosciute come radici secondarie. Sebbene i fittoni crescano contro la gravità, i fittoni tendono a crescere con essa.
Gli organi periferici, invece, derivano dagli organi primari. Tuttavia, effettuano un rapido riaggiustamento per seguire un angolo preferito rispetto al vettore di gravità. Questo è noto come angolo del punto di regolazione della gravità (GSA). Per mezzo di questo, un organo mantiene il suo orientamento verticale verso il basso di 0 gradi. L’accrescimento laterale o periferico, a partire dall’asse o organo primario, permette alla pianta di esplorare meglio l’ambiente in cui cresce, così da poter acquisire efficacemente le risorse di quell’ambiente.
Pertanto, ogni organo vegetale risponde alla gravità in modo diverso. Di conseguenza, crescono da angoli di set point di gravità specifica per ciascuno degli organi. Questi angoli possono essere modificati dallo sviluppo della pianta, dall’azione di ormoni o da segnali ambientali. Tuttavia, la crescita della pianta con un orientamento verticale verso il basso di 0 gradi è data grazie al gravitropismo . In generale, questo tropismo può essere considerato come una strategia delle piante che consente ai loro organi di accedere a scarse risorse, sia sotterranee che aeree.
Importanza del gravitropismo
Il gravitropismo è di grande importanza nelle piante, poiché dirige la crescita delle loro radici. Quando le radici crescono verso l’attrazione della gravità, si ritiene che abbia un gravitropismo positivo . Quando le radici crescono nella direzione opposta alla gravità, si parla di gravitropismo negativo . L’orientamento del sistema di radici e germogli della pianta verso la gravità può essere osservato dalle fasi di germinazione della piantina.
Tuttavia, l’orientamento dell’apparato radicale verso l’attrazione della gravità è dato grazie alla cuffia radicale, detta cuffia o pilorriza . Si ritiene che gli statociti , che sono le cellule specializzate della cuffia radicale, siano responsabili del rilevamento della gravità. Queste cellule specializzate si trovano anche in altri organi, come lo stelo. Lo stelo contiene organelli chiamati amiloplasti . Questi funzionano come depositi di amido. I grani grossolani di amido provocano il deposito di amiloplasti nelle radici delle piante. Questo accade in risposta alla gravità.
La sedimentazione degli amiloplasti fa sì che la capsula radicale invii segnali alla zona di allungamento. Come già accennato, quest’area è una di quelle responsabili della crescita delle radici. L’attività in questa zona provoca una crescita differenziale e una curvatura delle radici e dirige la crescita nella direzione della gravità. Se una radice compie movimenti che provocano un cambiamento nell’orientamento degli statociti, gli aminoplasti si sposteranno facendo ritornare gli statociti al punto ideale, cioè nella direzione della gravità. In parole semplici, se il seme gira in modo tale che la radice sia contro la direzione della gravità (verso l’alto), si curverà riorientandosi verso il basso. Pertanto, crescerà secondo la direzione della gravità.
Fototropismo
Le piante hanno la capacità di differenziare le diverse lunghezze d’onda della luce. Per questo motivo, di solito è nella direzione della luce blu. Il movimento (tropismo) che la pianta genera in risposta alla direzione della luce è noto come fototropismo . I recettori sensoriali della luce blu che consentono questa risposta sono noti come fototropine . Sebbene le risposte fototropiche non siano tipicamente suscitate dalla luce rossa, il sistema della fototropina sembra interagire con il fitocromo per migliorare la risposta complessiva alla luce blu. I fitocromi sono i sensori della luce rossa.
Il fototropismo è comune in varie piante. Questo può essere visto in muschi, felci, piante da seme e persino alghe. Questo tropismo è più facile da apprezzare negli steli e nelle foglie, che di solito sviluppano complessi schemi di movimento diurno, poiché seguono il sole durante il giorno. Questo è dato per mantenere l’angolo della lama rispetto alla luce solare incidente. Allo stesso modo, la crescita verso la luce o il tropismo positivo possono essere osservati in diverse piante vascolari. Tra questi ci sono angiosperme, gimnosperme e felci.
Gli steli di queste piante crescono in direzione di una fonte di luce. Tuttavia, le risposte fototropiche si osservano anche nelle radici. È stato proposto che queste risposte aiutino a orientare la crescita delle radici rispetto alle regioni superiori del suolo in cui la luce può ancora penetrare. Tuttavia, le radici della pianta tendono a generare fototropismo negativo , influenzato dal gravitropismo. Cioè, crescono e si muovono nella direzione opposta della luce.
eliotropismo
L’eliotropismo è un tipo di fototropismo in cui alcuni organi vegetali seguono il percorso da est a ovest . Gli organi delle piante che solitamente compiono questo movimento sono i fusti e i fiori. Alcune piante eliotropiche hanno anche la capacità di rivolgere i loro fiori verso il sole di notte. Con questo, la pianta si assicura di essere orientata nella direzione del sole quando appare. Questa capacità di muoversi può essere vista in piante come il girasole. Tuttavia, questo accade solo nella sua giovinezza. Man mano che i girasoli maturano, perdono la loro capacità eliotropica e rimangono puntati in una sola direzione, solitamente verso est.
Allo stesso modo, l’eliotropismo favorisce la crescita delle piante e aumenta la temperatura dei fiori rivolti a est. Questo fatto rende le piante eliotropiche più attraenti per gli impollinatori.
idrotropismo
La capacità delle radici delle piante di ottenere acqua e minerali dal suolo ne fa dipendere la loro esistenza. La crescita diretta delle radici rispetto a un gradiente di umidità è nota come idrotropismo . In altre parole, con questo tropismo le radici delle piante crescono direzionalmente in risposta alle concentrazioni di acqua. Attraverso l’idrotropismo positivo , le piante si prendono cura della loro sopravvivenza, proteggendosi dalle condizioni di siccità. Al contrario, mediante l’idrotropismo negativo , le piante eliminano la sovrasaturazione dell’acqua. Questo tropismo è di grande importanza nelle piante provenienti da biomi aridi, poiché devono essere in grado di rispondere a basse concentrazioni di acqua.
Poiché i gradienti di umidità si avvertono nelle radici delle piante, le cellule sul lato della radice più vicino alla radice sperimentano una crescita più lenta. L’ormone vegetale noto come acido abscissico (ABA) svolge un ruolo importante in questo processo. Questo ormone aiuta a indurre una crescita differenziale nella zona di allungamento delle radici e, grazie a ciò, questa crescita consente alle radici di crescere nella direzione dell’acqua.
Ora, prima che le radici di una pianta mostrino idrotropismo, devono prima superare le loro tendenze gravitazionali. Cioè le radici devono riuscire ad essere meno sensibili alla gravità. Diversi studi hanno dimostrato che l’esposizione a un gradiente idrico o la sua mancanza può indurre le radici a mostrare idrotropismo al di sopra del gravitropismo. In questo caso, il numero di aminoplasti negli statociti delle radici diminuisce. La riduzione degli aminoplasti negli statociti radicali aiuta le radici a superare l’attrazione della gravità e a muoversi in risposta all’umidità.
tigmotropismo
Alcune piante sono più sensibili al tatto di molti animali, compreso l’uomo. La pelle umana può percepire un peso minimo di 0,002 mg su di essa. Al contrario, una pianta insettivora chiamata drosera può rilevare su se stessa un peso di 0,0008 mg, mentre un viticcio di Sicyos può rilevare un peso di 0,00025 mg. Pertanto, il tigmotropismo si riferisce al movimento di una pianta in risposta allo stimolo del tatto o del contatto. Questo fenomeno è anche chiamato aptotropismo .
tigmotropismo positivo e negativo
Esistono diversi tipi di comportamento tigmotropico. Tra loro il positivo e il negativo. Il tigmotropismo positivo si verifica nelle piante rampicanti e in quelle conosciute come viti. Per migliorare il processo di fotosintesi, alcune di queste piante sfruttano strutture specializzate per avvicinarsi ai loro stimoli ed esporsi maggiormente alla luce. Queste strutture sono conosciute come viticci.
Un viticcio è un’appendice filiforme che la pianta usa per avvolgersi attorno a superfici o strutture solide. Le cellule epidermiche sensoriali sulla superficie del viticcio vengono stimolate quando il viticcio entra in contatto con un oggetto. Queste cellule sono quelle che dicono al viticcio di avvolgersi. Questo curling è anche il risultato di una crescita differenziale.
Mentre i viticci generano un tigmotropismo positivo, le radici delle piante possono mostrarne, al contrario, uno negativo. Il tigmotropismo negativo si verifica quando le radici si estendono attraverso il terreno, crescendo nella direzione opposta all’oggetto che provoca lo stimolo al viticcio. La crescita delle radici è fortemente influenzata dalla gravità, quindi tendono a crescere verso il basso. Tuttavia, quando le radici entrano in contatto con un oggetto, possono cambiare la direzione della loro crescita. Ciò si verifica in risposta allo stimolo, che è il contatto.
Termotropismo e chimotropismo
Altri due tipi di tropismo di interesse sono il termotropismo e il chemiotropismo. Il termotropismo è il movimento o la crescita di una pianta in risposta ai cambiamenti di temperatura. Pertanto, può verificarsi termotropismo positivo o negativo e si verifica a seconda degli intervalli di temperatura dell’ambiente in cui si trova la pianta. Da parte sua, il chemotropismo è la crescita o il movimento della pianta in risposta ai componenti o alle sostanze chimiche dell’ambiente.
Le radici delle piante sono organi abbastanza chemiotropici, in quanto possono rispondere positivamente o negativamente alla presenza di determinate sostanze chimiche presenti nel terreno. Il chimotropismo presente nelle radici aiuta la pianta a migliorare la sua crescita e sviluppo attraverso le risorse estratte dal suolo.
Un esempio di chemotropismo positivo si verifica al momento dell’impollinazione delle piante. Quando un granello di polline atterra sulla struttura riproduttiva femminile, chiamata stigma , il granello di polline germina. In questo modo si forma un tubo pollinico. Così, la crescita del tubo pollinico è diretta verso l’ovario della pianta grazie al rilascio di segnali chimici che ne derivano.
Fonti
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