By Davide Farina 
Ossigeno ed ormoni vegetali
ATTENZIONE: il discorso che segue contiene paroloni scientifici. Potrebbe essere un po’ difficile da seguire per i meno tecnici, ma cercheremo di mantenere il discorso quanto più comprensibile possibile. Lo staff di Acquario Chimica e Tecnica è sempre a vostra disposizione per soddisfare la vostra curiosità: nel caso qualcosa non vi fosse chiaro, aprite una discussione sul nostro gruppo Facebook: saremo lieti di rispondervi. In ogni caso, per chi non se la sentisse di affrontare l’argomento nella sua interezza, inseriremo un sottoparagrafo (tl, dr) con un riassunto al termine.
I microelementi citati nel paragrafo precedente sono fondamentali soprattutto nella produzione degli ormoni vegetali. Gli ormoni sono dei composti di diversa natura prodotti da tutti gli esseri viventi, e servono alle cellule per comunicare tra loro: l’insulina, ad esempio, serve per comunicare alle nostre cellule che abbiamo mangiato e quindi le cellule possono aprire le porte di entrata e fare il pieno di zuccheri.
Allo stesso modo le cellule vegetali usano gli ormoni per comunicare a distanza: esistono ormoni prodotti dalle foglie che segnalano alle radici che sono cresciute in numero e dimensioni, e c’è bisogno di più radice per supportarle, così come esistono ormoni vegetali prodotti dalle radici che comunicano agli apici che la quantità di radice è cresciuta e danno il via alla produzione di nuove foglie. Ovviamente quanto scritto in questo paragrafo è solo un riassunto estremamente ristretto di quanto succede effettivamente, ma quello che ci serve è avere la consapevolezza del perchè le nostre piante improvvisamente sembrano “fermarsi” prima di “esplodere”, o si muovano in determinati modi e in determinate direzioni.
Sì, non ci sembra, ma le piante sono in continuo movimento. Ovviamente non il tipo di movimento che noi concepiamo come canonico: non si è mai vista (almeno, non ancora) una carota scappare dal contadino che vuole raccoglierla, ma lentamente la pianta fa crescere le proprie radici e le sue foglie nelle direzioni che più gli convengono. Le radici in terra, ad esempio, seguiranno prevalentemente l’umidità perchè è lì che trovano più nutrimento, mentre le foglie tenderanno a crescere sempre nella direzione da cui arriva la luce, se questa arriva solo in una direzione. Chiunque abbia provato a coltivare una piantina in vaso sul davanzale di una finestra sa benissimo di cosa stiamo parlando: per fare crescere la pianta dritta questa andrà ruotata di 180 gradi ogni settimana circa: tutti questi meccanismi sono governati da ormoni vegetali.
I vegetali, quindi, sono in grado di adattare la propria vita alle condizioni ambientali in cui si trovano. Ma cosa succede alla pianta quando le condizioni dell’ossigeno intorno cambiano? La pianta produce ormoni anche in risposta a questo? Ovviamente si. Una considerazione da fare sulle piante acquatiche è che la maggior parte di esse, tranne una manciata, non sono piante strettamente acquatiche, ma sempre piante terrestri adattate agli ambienti umidi che si sono adattate per sopravvivere a periodi anche prolungati di sommersione.
L’aria è un mezzo ricco rispetto all’acqua: l’ossigeno è il 21% della quantità totale della miscela gassosa, mentre l’anidride carbonica, che è il vero nutrimento materiale della pianta, è presente in quantità 400 molecole ogni milione. Non sembrerà, ma è una buona quantità.
In acqua queste quantità sono ridotte all’osso: se l’anidride carbonica può avere valori molto variabili a seconda dell’origine e della chimica dell’acqua, ma parliamo comunque di quantità comprese tra un terzo ed un millesimo della quantità presente in aria, l’ossigeno disciolto in acqua non potrà mai superare un valore compreso tra i 5 e le 14 molecole per milione, a seconda della temperatura. Da notare: in aria si trattava di 21 molecole ogni 100: una differenza notevole.
Quando la pianta, che normalmente compriamo in forma emersa, viene sommersa, si viene a trovare in un ambiente povero di ossigeno. Gli ormoni prodotti cambiano: la pianta produce più etilene e più acido abscissico. Alcune piante acquatiche cambiano completamente forma una volta che cominciano a crescere sott’acqua, e lo fanno proprio a causa del cambiamento del rapporto tra gli ormoni.
Le foglie cambiano forma e dimensione, diventando più allungate, idrodinamiche e flessibili per resistere meglio alla corrente, e diventano più sottili per assorbire meglio i nutrienti dissolti in acqua. Alcune piante, strettamente acquatiche come le ninfee, ma anche non strettamente acquatiche o palustri come il riso ed il mais, reagiscono alla parziale sommersione formando un aerenchima: un tessuto spugnoso ricco di aria che favorisce il trasporto di ossigeno dalla parte emersa alle radici, sommerse. Questa strategia è molto utile alla pianta per mantenere sano l’ambiente in cui si trovano le radici, sprovviste di ossigeno, senza il quale tenderebbero a marcire. In assenza di ossigeno, infatti, si sviluppano batteri anaerobi e l’ambiente si arricchisce di ferro, manganese ed acido solfidrico, sostanze che nelle quantità sbagliate sono estremamente tossiche per le radici.
L’acido abscissico causa la produzione di nuovi germogli, in forma emersa, e la senescenza delle foglie vecchie della pianta. Non meravigliatevi quindi quando, comprando una pianta in negozio, perderà le foglie in acquario: è semplicemente un suo adattamento: le foglie emerse non possono sopravvivere sott’acqua.
L’etilene, invece, segnala alla pianta che le condizioni ambientali non sono buone, e che è il caso di andare a cercare più ossigeno, anidride carbonica, e luce. Per farlo, la pianta punta nella direzione della luce, ovvero verso l’alto, e, per consumare la minima quantità possibile di risorse, allungherà gli internodi. Se la quantità di luce ed anidride carbonica sott’acqua sono insufficienti, quindi, si osserva facilmente soprattutto su alcune specie come la Limnophila eterophylla, un allungamento dello stelo tra le “coroncine” di foglie.
Se la luce e il biossido di carbonio sono invece sufficienti a produrre una quantità sufficiente di ossigeno, la produzione di etilene sarà invece scoraggiata, e osserveremo quindi una crescita più compatta, e sana, della pianta.
TL, DR: In risposta alla sommersione, la pianta cambia forma a causa della produzione di alcuni composti chimici, detti ormoni. Questi sono responsabili del cambio della forma delle foglie, e della caduta di quelle vecchie. La pianta sommersa cercherà comunque di arrivare all’aria, dove può nutrirsi meglio. Se luce e CO2 non sono sufficienti, e quindi produce poco ossigeno, la pianta produrrà ormoni per eliminare le foglie più vecchie e allungare gli internodi. L’ossigeno, quindi, è importante quanto la CO2 nell’economia della vasca.