Resistenze idrauliche della pianta

Il passaggi di acqua, all'interno di un organismo vegetale, non è costante ed eterogeneo. La pianta, estendendo il concetto di acqua e di billancio idrico, presenta delle resistenze in differenti distretti. Le resistenze che si oppongono al trasporto dell'acqua, dal suolo alla radice, fino alla traspirazione nelle foglie modificano la velocità di dispersione dell'acqua.

La presenza di distretti che modulano il passaggio di acqua, inoltre, può essere un elemento strategico per limitare la sovradispersione di acqua per traspirazione, specialmente nei contesti critici dove la presenza di acqua può costituire un fattore limitante.

 

Resistenze della radice

Resistenze idriche a livello di un organismo vegetale

La radice rappresenta la prima, grande, barriera resistiva per il passaggio di acqua. Vista la peculiare struttura, e la fisiologia, di questo importante organo, è chiaro che la radice offre un supporto di tipo "modulativo" a tutto il sistema idraulico dell'organismo vegetale. In effetti, l'espressione dei peli radicali, rappresenta una via veloce per l'assorbimento di acqua, giacché aumenta la superficie utile di assorbimento.

L'acqua, in sintesi, è prelevata dal suolo attraverso la radice, e giunge al fusto attraverso la via simplastica e apoplastica. La via apoplastica prevede il passaggio da cellula a cellula, solitamente mediante uno spostamento attraverso le pareti cellulari; è una via molto veloce e scarsamente selltiva.

La via simplastica, invece, utilizza un regolato e selettivo sistema di trasporto ad esempio attraverso i plasmodesmi.

La via apoplastica offre poca resistenza al passaggio di acqua ed è fortemente adoperata dagli organismi vegetali in condizioni di elevata traspirazione. La via simplastica, visto il peculiare passaggio "intracellulare" oppone una resistenza relativamente alta al passaggio di acqua ed è utilizzata nei casi di bassa traspirazione.

Resistenze del fusto

Il fusto, sebbene in misura minore rispetto alle radici, oppone anch'esso una resistenza al passaggio di acqua. Per comprendere che tipo di resistenza è offerta è necessario riepilogare come l'acqua possa spostarsi, e generalmente ascendere, verso gli organi dispersori rappresentati dalle foglie.

I sistemi di conduzione possono essere classificati in tracheidi e trachee. Le tracheidi sono sistemi capillari di conduzione, relativamente piccoli e formati da una singola cellula. Le tracheidi comunicano tra loro attraverso le punteggiature. Anche le trachee comunicano mediante le punteggiature, tuttavia sono generalmente più grandi, sia in diametro che in lunghezza, e sono costituite da più cellule comunicanti.

I parametri appena riportati, rappresentanti il raggio e la lunghezza del condotto, modulano la quantità di acqua che, idealmente, ascende attraverso i sistemi conduttori. L'equazione di Hagen-Poiseuille descrive il flusso di acqua in una ideale conduttura:

Equazione di Poiseuille

Equazione di Hagen-Poiseuille

In altre parole, il flusso di acqua è direttamente proporzionale alla quarta potenza del raggio e al gradiente di pressione, e inversamente proporzionale alla viscosità del liquido e alla lunghezza del vaso conduttore.

Errori relativi alla stima del flusso di acqua

L'equazione di Hagen-Poiseuille fornisce una stima dell'effettiva capacità idrica della pianta che, tuttavia, difficilmente trova riscontro nella realtà giacché gli elementi conduttori degli organismi vegetali sono lontani dall'essere dei sistemi ideali. Le pareti cellulari, infatti possono essere morfologicamente dissimili anche all'interno dello stesso vaso e, di conseguenza, presentare a livello delle diverse sezioni dei calibri differenti. Anche le punteggiature possono essere distribuite in modo disomogeneo e, per questa ragione, rendere il calcolo teorico distante dall'effettiva capacità idraulica della pianta.

Resistenze delle foglie

Nelle foglie, anche se in misura minore rispetto al fusto, esistono delle resistenze derivanti dai sistemi di conduzione. Un altro tipo di resistenza, di caratteristica variabile, è data dagli stomi che mediante una complessa modulazione ormonale, oppure fisiologica, possono variare il grado di apertura e - di conseguenza - regolare la resistenza e la traspirazione dell'intero organismo vegetale.

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