Capire i tropismi vegetali
Il fototropismo è il movimento di crescita flettente di parti di piante in risposta a uno stimolo luminoso. Cathlyn Melloan/Stone/Getty Images
Impianti , come gli animali e altri organismi, devono adattarsi ai loro ambienti in continua evoluzione. Mentre animali sono in grado di trasferirsi da un luogo all'altro quando le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, le piante non sono in grado di fare lo stesso. Essendo sessili (incapaci di muoversi), le piante devono trovare altri modi per gestire condizioni ambientali sfavorevoli. Tropismi vegetali sono meccanismi attraverso i quali le piante si adattano ai cambiamenti ambientali. Un tropismo è una crescita verso o lontano da uno stimolo. Gli stimoli comuni che influenzano la crescita delle piante includono luce, gravità, acqua e tatto. I tropismi vegetali differiscono da altri movimenti generati da stimoli, come movimenti cattivi , in quanto la direzione della risposta dipende dalla direzione dello stimolo. Movimenti fastidiosi, come il movimento delle foglie all'interno piante carnivore , sono avviati da uno stimolo, ma la direzione dello stimolo non è un fattore nella risposta.
I tropismi vegetali sono il risultato di crescita differenziale . Questo tipo di crescita si verifica quando le cellule in un'area di un organo vegetale, come uno stelo o una radice, crescono più rapidamente delle cellule nell'area opposta. La crescita differenziale delle cellule dirige la crescita dell'organo (stelo, radice, ecc.) e determina la crescita direzionale dell'intera pianta. Ormoni vegetali, tipo auxine , si pensa che aiutino a regolare la crescita differenziale di un organo vegetale, facendo curvare o piegare la pianta in risposta a uno stimolo. La crescita nella direzione di uno stimolo è nota come tropismo positivo , mentre la crescita lontano da uno stimolo è nota come a tropismo negativo . Le risposte tropicali comuni nelle piante includono fototropismo , gravitropismo, tigmotropismo, idrotropismo, termotropismo e chemotropismo.
Fototropismo
Gli ormoni vegetali dirigono lo sviluppo del corpo vegetale in risposta a uno stimolo, come la luce. ttsz/iStock/Getty Images Plus
Fototropismo è la crescita direzionale di un organismo in risposta alla luce. La crescita verso la luce o il trofismo positivo è dimostrata in molte piante vascolari, come angiosperme , gimnosperme e felci. Gli steli in queste piante mostrano un fototropismo positivo e crescono nella direzione di una fonte di luce. Fotorecettori in cellule vegetali rilevano la luce e gli ormoni vegetali, come le auxine, sono diretti verso il lato dello stelo più lontano dalla luce. L'accumulo di auxine sul lato ombreggiato dello stelo fa sì che le cellule in quest'area si allunghino a una velocità maggiore rispetto a quelle sul lato opposto dello stelo. Di conseguenza, lo stelo curva nella direzione lontano dal lato delle auxine accumulate e verso la direzione della luce. Gambi delle piante e foglie dimostrare fototropismo positivo , mentre le radici (per lo più influenzate dalla gravità) tendono a dimostrare fototropismo negativo . Da fotosintesi organelli conduttori, noti come cloroplasti , sono più concentrate nelle foglie, è importante che queste strutture abbiano accesso alla luce solare. Al contrario, le radici funzionano per assorbire acqua e nutrienti minerali, che hanno maggiori probabilità di essere ottenuti sottoterra. La risposta di una pianta alla luce aiuta a garantire che si ottengano risorse che preservano la vita.
Eliotropismo è un tipo di fototropismo in cui alcune strutture vegetali, tipicamente steli e fiori, seguono il percorso del sole da est a ovest mentre si muove attraverso il cielo. Alcune piante elotropiche sono anche in grado di girare i loro fiori verso est durante la notte per assicurarsi che siano rivolti nella direzione del sole quando sorge. Questa capacità di seguire il movimento del sole si osserva nelle giovani piante di girasole. Quando diventano mature, queste piante perdono la loro capacità eliotropica e rimangono in una posizione rivolta verso est. L'eliotropismo favorisce la crescita delle piante e aumenta la temperatura dei fiori rivolti verso est. Questo rende le piante eliotropiche più attraenti per gli impollinatori.
Thigmotropismo
I viticci sono foglie modificate che avvolgono gli oggetti dando supporto alla pianta. Sono esempi di tigmotropismo. Ed Reschke/Stockbyte/Getty Images
Thigmotropismo descrive la crescita delle piante in risposta al tocco o al contatto con un oggetto solido. Il tigmostropismo positivo è dimostrato da piante rampicanti o viti, che hanno strutture specializzate chiamate viticci . Un viticcio è un'appendice filiforme usata per gemellarsi attorno a strutture solide. Una foglia, uno stelo o un picciolo di una pianta modificati possono essere un viticcio. Quando un viticcio cresce, lo fa secondo uno schema rotante. La punta si piega in varie direzioni formando spirali e cerchi irregolari. Il movimento del viticcio in crescita appare quasi come se la pianta stesse cercando il contatto. Quando il viticcio entra in contatto con un oggetto, vengono stimolate le cellule epidermiche sensoriali sulla superficie del viticcio. Queste cellule segnalano al viticcio di avvolgersi attorno all'oggetto.
L'avvolgimento del viticcio è il risultato di una crescita differenziale poiché le cellule non in contatto con lo stimolo si allungano più velocemente delle cellule che entrano in contatto con lo stimolo. Come con il fototropismo, le auxine sono coinvolte nella crescita differenziale dei viticci. Una maggiore concentrazione dell'ormone si accumula sul lato del viticcio non a contatto con l'oggetto. L'intreccio del viticcio assicura la pianta all'oggetto fornendo supporto per la pianta. L'attività delle piante rampicanti fornisce una migliore esposizione alla luce per la fotosintesi e aumenta anche la visibilità dei loro fiori impollinatori .
Mentre i viticci dimostrano un tigmotropismo positivo, le radici possono esibire tigmotropismo negativo a volte. Quando le radici si estendono nel terreno, spesso crescono nella direzione opposta a un oggetto. La crescita delle radici è principalmente influenzata dalla gravità e le radici tendono a crescere sotto terra e lontano dalla superficie. Quando le radici entrano in contatto con un oggetto, spesso cambiano la loro direzione verso il basso in risposta allo stimolo di contatto. Evitare gli oggetti consente alle radici di crescere senza ostacoli attraverso il terreno e aumenta le loro possibilità di ottenere nutrienti.
Gravitropismo
Questa immagine mostra le fasi principali della germinazione di un seme di pianta. Nella terza immagine, la radice cresce verso il basso in risposta alla gravità, mentre nella quarta immagine il germoglio embrionale (plumule) cresce contro la gravità. Libreria di foto Power e Syred/Scienza/Immagini Getty
Gravitropismo o geotropismo è la crescita in risposta alla gravità. Il gravitropismo è molto importante nelle piante in quanto dirige la crescita delle radici verso l'attrazione della gravità (gravitropismo positivo) e la crescita dello stelo nella direzione opposta (gravitropismo negativo). L'orientamento del sistema di radici e germogli di una pianta rispetto alla gravità può essere osservato nelle fasi di germinazione in una piantina. Quando la radice embrionale emerge dal seme, cresce verso il basso nella direzione della gravità. Se il seme viene girato in modo tale che la radice punti verso l'alto, lontano dal terreno, la radice si curva e si riorienta indietro verso la direzione dell'attrazione gravitazionale. Al contrario, il germoglio in via di sviluppo si orienta contro la gravità per una crescita verso l'alto.
La calotta radicolare è ciò che orienta la punta della radice verso la forza di gravità. Cellule specializzate nella calotta radicolare chiamate statociti si ritiene che siano responsabili del rilevamento della gravità. Gli statociti si trovano anche negli steli delle piante e contengono organelli chiamato amiloplasti . Amiloplasti funzionano come depositi di amido. I densi grani di amido fanno sì che gli amiloplasti si depositino nelle radici delle piante in risposta alla gravità. La sedimentazione dell'amiloplasto induce la calotta radicolare a inviare segnali a un'area della radice chiamata zona di allungamento . Le cellule nella zona di allungamento sono responsabili della crescita delle radici. L'attività in quest'area porta alla crescita differenziale e alla curvatura della radice che dirige la crescita verso il basso verso la gravità. Se una radice viene spostata in modo tale da modificare l'orientamento degli statociti, gli amiloplasti si reinsedieranno nel punto più basso delle cellule. I cambiamenti di posizione degli amiloplasti sono rilevati dagli statociti, che quindi segnalano alla zona di allungamento della radice di regolare la direzione della curvatura.
Le auxine svolgono anche un ruolo nella crescita direzionale delle piante in risposta alla gravità. L'accumulo di auxine nelle radici rallenta la crescita. Se una pianta viene posizionata orizzontalmente su un lato senza esposizione alla luce, le auxine si accumuleranno sul lato inferiore delle radici con conseguente crescita più lenta su quel lato e curvatura verso il basso della radice. In queste stesse condizioni, lo stelo della pianta esporrà gravitropismo negativo . La gravità farà accumulare auxine sul lato inferiore dello stelo, il che indurrà le cellule su quel lato ad allungarsi a una velocità maggiore rispetto alle cellule sul lato opposto. Di conseguenza, le riprese si piegheranno verso l'alto.
Idrotropismo
Questa immagine mostra le radici di mangrovie vicino all'acqua nel Parco Nazionale Iriomote delle Isole Yaeyama, Okinawa, in Giappone. Ippei Naoi/Moment/Getty Images
Idrotropismo è una crescita direzionale in risposta alle concentrazioni di acqua. Questo tropismo è importante nelle piante per la protezione contro le condizioni di siccità attraverso l'idrotropismo positivo e contro l'eccessiva saturazione dell'acqua attraverso l'idrotropismo negativo. È particolarmente importante per le piante aride biomi per essere in grado di rispondere alle concentrazioni di acqua. I gradienti di umidità vengono rilevati nelle radici delle piante. Il cellule sul lato della radice più vicino alla fonte d'acqua si verifica una crescita più lenta rispetto a quelli sul lato opposto. L'ormone vegetale acido abscissico (ABA) svolge un ruolo importante nell'indurre una crescita differenziale nella zona di allungamento della radice. Questa crescita differenziale fa sì che le radici crescano verso la direzione dell'acqua.
Prima che le radici delle piante possano mostrare idrotropismo, devono superare le loro tendenze gravitrofiche. Ciò significa che le radici devono diventare meno sensibili alla gravità. Gli studi condotti sull'interazione tra gravitropismo e idrotropismo nelle piante indicano che l'esposizione a un gradiente d'acqua o la mancanza di acqua può indurre le radici a mostrare idrotropismo rispetto al gravitropismo. In queste condizioni, gli amiloplasti negli statociti della radice diminuiscono di numero. Meno amiloplasti significa che le radici non sono così influenzate dalla sedimentazione dell'amiloplasto. La riduzione dell'amiloplasto nei cappucci delle radici aiuta a consentire alle radici di superare la forza di gravità e di muoversi in risposta all'umidità. Le radici in un terreno ben idratato hanno più amiloplasti nei loro cappucci radicali e hanno una risposta molto maggiore alla gravità che all'acqua.
Altri Tropismi Vegetali
Si vedono otto granelli di polline, raggruppati attorno a una sporgenza simile a un dito, parte dello stigma dei fiori di oppio. Sono visibili diversi tubi pollinici. Dr. Jeremy Burgess/Scienza Fototeca/Getty Images
Altri due tipi di tropismi vegetali includono il termotropismo e il chemiotropismo. Termotropismo è la crescita o il movimento in risposta al calore o ai cambiamenti di temperatura, mentre chemiotropismo è la crescita in risposta alle sostanze chimiche. Le radici delle piante possono mostrare termotropismo positivo in un intervallo di temperatura e termotropismo negativo in un altro intervallo di temperatura.
Le radici delle piante sono anche organi altamente chemiotropici in quanto possono rispondere positivamente o negativamente alla presenza di determinate sostanze chimiche nel terreno. Il chemiotropismo delle radici aiuta una pianta ad accedere a un terreno ricco di sostanze nutritive per migliorare la crescita e lo sviluppo. L'impollinazione nelle piante da fiore è un altro esempio di chemiotropismo positivo. Quando un polline il grano atterra sulla struttura riproduttiva femminile chiamata stigma, il grano pollinico germina formando un tubo pollinico. La crescita del tubo pollinico è diretta verso l'ovaio dal rilascio di segnali chimici dall'ovaio.
Fonti
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