17 Feb Radici
Sono propaggini vegetative attorno alle quali é raccolto un sistema fortemente interconnesso composto da micorrize, microbiota, minerali, molecole organiche, acqua e metaboliti essudati dalle radici stesse.
Sono un vero e proprio ‘centro di comando’ metabolico dell’albero. In direzione alto basso perché dalla sua parte aerea vengono trasferiti al suolo carbonio e zuccheri, mentre dalle radici risalgono verso l’alto acqua, minerali, ormoni. C’é poi il piano orizzontale, uno spazio dentro il quale ogni pianta é connessa con le vicine attraverso una immensa ragnatela di rapporti, quello che Suzanne Simard ha definito il “Wood Wide Web”. Un mondo sotterraneo dentro il quale circolano i loro nutrienti e segnali di natura più diversa, elettrici, sonori, magnetici. L’apparato radicale é la porzione di gran lunga la più rilevante della pianta: una di segale é capace di sviluppare centinaia di milioni di apici radicali in pochi metri quadrati.
Può accadere che l’incapacità di vedere un oggetto, possa provocare la sua sottovalutazione. I botanici sono consapevoli di questa possibilità quando affrontano il tema piante. Il fatto che gran parte del loro volume sia fuori dal suolo e ben visibile, relega in secondo piano il valore del sistema che ruota attorno all’apparato radicale, sotterraneo ed invisibile, che ne garantisce il loro sviluppo e la vita. Una distorsione percettiva che culturalmente trova poi molte difficoltà nel collocare al giusto posto il mondo vegetale nell’economia dell’ecosistema Terra. Racconta Stefano Mancuso del Department of Environmental Sciences, University of Florence. “Ho la netta impressione che la reale importanza delle piante per la nostra vita quotidiana non sia percepita nella sua interezza…Quanti hanno chiaro che gran parte delle risorse alimentari di cui disponiamo derivano direttamente o indirettamente dalle piante? Oppure che petrolio, carbone, gas e tutte le cosiddette risorse energetiche non rinnovabili altro non sono che una forma diversa dell’energia del sole fissata dalle piante milioni di anni fa?”
“La vera natura delle piante, più che nella sintesi clorofilliana la quale avviene nella parte a noi visibile composta di foglie, rami e fusto, va ricercata nel loro immenso, é il termine più adeguato, apparato radicale che sostiene in termini concreti direttamente e indirettamente il loro metabolismo con tutti i nutrienti di cui hanno bisogno” dice František Baluška dell’Institute for Cellular and Molecula Botany, Bonn University. “La parte aerea delle piante, quella esposta alla nostra vista, é un insieme di organi con specifiche funzioni di supporto specializzati nella fotosintesi clorofilliana e nella riproduzione sessuale”.
Le radici, questo terminale avanzato del metabolismo vegetale, per professione si avventurano tutti i giorni nel mondo sconosciuto del suolo che le circonda. Sorprendentemente, viste le loro dimensioni spesso decisamente inferiori al millimetro, riescono ad avanzare e a procurare tutti i nutrienti di cui la pianta ha bisogno, con la sostanziale collaborazione delle micorrize. Si é sviluppata una grande pagina di scienza attorno a questa capacità di esplorare e colonizzare il sottosuolo da parte delle radici. “Negli ultimi anni il loro studio ha svelato degli aspetti inattesi sulle modalità con le quali si muovono nei suoli, un compito di grandi difficoltà e incognite visto l’ambiente in cui avviene” dice Mancuso. “Quando si osserva lo sviluppo di un apparato radicale nel sottosuolo si percepisce che il suo modello di crescita é perfettamente coordinato e funzionale per il compito che deve svolgere anche perché non dispone di mappe e di punti di orientamento predefiniti”.
Sono le cellule presenti nella parte apicale delle radici le principali attrici di questi compiti cruciali, la zona ‘sensibile’ che dirige e guida passo dopo passo questi avventurosi viaggi dell’apparato radicale nel sottosuolo. Agiscono nell’ambiente assistite da un navigatore che le guida alla ricerca di acqua e dei nutrienti minerali essenziali e possibilmente tentando di evitare zone tossiche presenti nel suolo” commenta Ana Rodrigo-Moreno sempre della University of Florence e collaboratrice di Mancuso. “Si muovono assistite da un radar vegetale sensibile a un insieme coordinato di vari segnali acustici, ottici e chimici provenienti dall’ambiente”.
E’ un fenomeno definito tropismo. Nelle varie forme che assume sono risposte organizzate a segnali di varia natura provenienti dall’ambiente sotterraneo che indirizzano la direzione di crescita delle radici. Movimenti che hanno affascinato generazioni di ricercatori e che consentono alla pianta, immobile nella sua sezione aerea, di effettuare spostamenti nello spazio anche rilevanti della sua parte radicale, se misurati con il tempo delle piante e non quello umano. I movimenti delle radici per rispondere ai vari tipi di tropismo, sono regolati attraverso la crescita differenziale di alcune centinaia di cellule posizionate ai lati opposti della parte apicale della radice stessa. La crescita non omogenea delle dimensioni delle cellule provoca un cambiamento della sua direzione di marcia. Un meccanismo biologico di grande sensibilità e precisione.
“Nel corso degli ultimi anni é stato possibile identificare varie forme di tropismo inteso come risposta delle radici a stimoli ambientali” dice Lucius W.F.Muthert del Department of Agricultural Sciences, University of Naples Federico II. “Le maggiori difficoltà che abbiamo incontrato nel loro studio é stata la neutralizzazione degli effetti del tropismo gravitazionale che é dominante, utilizzando esperimenti realizzati in regime di microgravità. Sono stati così identificati il fototropismo, l’idrotropismo, il tigmotropismo, la risposta a stimoli tattili, ma altri sono in via di definizione, in particolare il fonotropismo identificato solo molto recentemente. E’ stato finalmente possibile chiarire il rapporto cruciale che esiste tra le radici e l’acqua grazie alla loro capacità di ‘sentire’ le vibrazioni prodotte dal suo movimento nel sottosuolo. “I nostri risultati hanno dimostrato che le piantine di Pisum sativum, il comune pisello, rispondono alle vibrazioni acustiche prodotte dal movimento dell’acqua nelle vicinanze delle loro radici che dimostrano un elevato comportamento idrotropico poiché crescono in direzione del suono anche in assenza di un contatto diretto con l’umidità” dice Monica Gagliano del Centre for Evolutionary Biology, University of Western Australia, Crawley, Perth prima firmataria di una ricerca su questo tema.
“La parte terminale delle radici funziona come il cervello di un animale, perché riceve stimoli da vari organi di senso con i quali dirigono i suoi movimenti nell’ambiente” é una estrema sintesi delle conclusioni di un libro scritto nel 1880 da Darwin e dal figlio Francis, The Power on Movements in Plants. “Sebbene alcuni aspetti di questa ipotesi, conosciuta come root-brain-axis, rimangano controversi, é ormai ampiamente accettato che le piante siano in grado di realizzare delle sofisticate elaborazioni delle informazioni provenienti dall’ambiente che sono supportate da abilità di apprendimento e di memorizzare dati” commenta Hillel Fromm della School of Plant Science, Tel Aviv University in Israele. “Queste caratteristiche accomunano animali e piante e sono alla base della loro capacità di adattamento in ambienti in continuo cambiamento”.
Le radici e le micorrize nel loro reciproco legame simbiotico lavorano duramente nel sottosuolo alla ricerca dell’acqua e di minerali in particolare di potassio e di fosforo. Si muovono dentro il terreno e nelle rocce e dispongono della necessaria energia per frantumarle con un lento processo di erosione meccanica, chimica e biologica quest’ultima ad opera del microbiota che accompagna l’apparato radicale delle piante stesse. ‘Weathering’ é stato definito questo fenomeno di sistematica frantumazione del substrato roccioso. In decine di milioni di anni il bioma verde del pianeta con il suo assiduo lavoro condotto giorno dopo giorno, ha contribuito a produrre con altri agenti atmosferici come il vento, la pioggia, il ghiaccio, questo luogo fisico che noi chiamiamo suolo o terreno, in particolare delle sue parti più fini, l’argilla.
Ma il ‘weathering’ ha assolto nel passato e continua a farlo nel presente ad altre funzioni come ha scoperto più di trent’anni fa, Robert Berner un geochimico allora docente alla Yale University di New Haven in Connecticut. Secondo questo ricercatore il lavoro di frantumazione delle rocce del sottosuolo operato dalle radici produce una serie di reazioni chimiche fra l’anidride carbonica dall’atmosfera, l’acqua e i silicati sottoprodotti dalla frantumazione delle rocce. Elementi che vengono trasformati in carbonato di calcio il quale attraverso i fiumi e le acque di percolazione superficiali viene trasportato negli oceani. Il ciclo del silicio come viene definito. “Berner ha scoperto una profonda verità sul funzionamento del mondo: l’attività sotterranea delle foreste é in grado di regolare il weathering delle rocce, il quale a sua volta controlla i livelli di anidride carbonica nell’atmosfera nel lungo periodo e come effetto diretto il modello climatico del pianeta. Gli alberi possono allora essere considerati a tutti gli effetti i bioingegneri del cambiamento climatico da quando sono apparsi sulla terra ferma più di quattrocento milioni di anni fa” commenta David Beerling della School of Biosciences, University of Sheffield, UK.
