Inquinamento: la deposizione sulle piante

Parlare oggi dell'inquinamento e ipotizzare i devastanti scenari che nei secoli a venire si presenteranno al mondo è ormai cosa fin troppo facile se ci si cala in quell'ottica purtroppoormai generalizzata che non contempla, tra le sue chiavi di lettura, la ricerca della conoscenza, e tanto meno quella delle possibili soluzioni ad un problema di tale portata.

Maria Teresa Salomoni

La ricerca scientifica sta facendo moltissimo  in questi anni, a tutti i livelli di studio e di disciplina.

I meteorologi, i fisici e i modellisti dell’atmosfera investigano i meccanismi di trasporto degli inquinanti su scala locale, su scala regionale e su scala mondiale e rilevano lo spessore dello strato di ozono da punti di osservazione remoti; i chimici si occupano della definizione e dello studio della formazione delle diverse sostanze anche come prodotti di reazioni secondarie; i naturalisti studiano l’impatto che le prevedibili modificazioni della composizione dell’atmosfera indurranno sulle specie animali e vegetali, con riguardo particolare ai diversi ecosistemi, da cui genotipi meno adattabili potrebbero addirittura scomparire. I ricercatori che operano nel settore dell’ecofisiologia vegetale, nell’ambito dei loro studi volti alla definizione delle reciproche interazioni tra le piante e l’ambiente circostante, trovano nello studio dei processi di deposizione dei diversi inquinanti un affascinante argomento di ricerca.

Mentre infatti numerosi studi si sono rivolti alla manifestazione più vistosa dell’inquinamento sulle piante, cioè alle piogge acide con i loro eclatanti effetti sui boschi del Nord Europa, poco si conosceva fino a qualche anno fa sull’altra forma di deposizione, meno vistosa, ma più insidiosa perché continuativa e generalizzata, quella in fase secca. Attraverso quest’ultima, i gas inquinanti presenti in tracce e le particelle, portati in movimento attraverso il vento e la turbolenza i primi e aiutate dalla gravità le seconde, raggiungono la superficie delle foglie e qui, a seconda del momento della giornata, del tipo di pianta e delle loro caratteristiche chimiche, possono accedere all’interno dei tessuti o depositarsi sull’epidermide delle foglie stesse.

 

Strumentazione micrometeorologica utilizzata per determinare i flussi di vapore d’acqua, di temperatura e gas su un tappeto erboso formato da loietto.

 

 

Particolare degli anemometri triassiali.

 

La pianta, però, non si pone come oggetto “inerte” nei confronti di questo processo, in quanto il gas, prima di poter accedere ai tessuti interni della pianta, incontra varie forme di resistenza, che si frappongono tra esso e le vie metaboliche che hanno sede nei tessuti del vegetale.

Una resistenza, prima di tutto, aerodinamica, legata alle caratteristiche della superficie vegetale e alla velocità del vento, che controlla il trasporto dell’inquinante verso la regione di influenza della chioma e verso la superficie fogliare.

una resistenza, poi, chiamata “dello strato superficiale“, indotta dallo strato d’aria quasi laminare più a ridosso delle foglie, che è più o meno elevata a seconda delle caratteristiche di diffusività del gas, e l’ultima, direttamente esercitata dalla pianta stessa, chiamata resistenza della chioma. A sua volta, quest’ultima è determinata da diverse resistenze che si possono raffigurare allo stesso modo delle resistenze elettriche, in serie (una dopo l’altra) o in parallelo (una assieme all’altra), esercitate dalla cuticola, dagli stomi e dal tessuto interno della foglia. Poiché l’accesso di un gas attraverso la cuticola è estremamente difficile, il valore della resistenza offerta da questo elemento pressoché impermeabile, dalla funzione specifica di protezione, è molto alto, mentre invece è da considerarsi zero quello della resistenza del mesofillo, vista l’estrema facilità di diffusione di un gas all’interno dei tessuti fogliari, una volta riuscito a penetrarvi.

In effetti, è quindi la resistenza dovuta agli stomi il principale fattore che può favorire o ostacolare la penetrazione dell’inquinante nella pianta stessa. Come si sa, gli stomi hanno come principali funzioni quelle di consentire l’accesso dell’anidride carbonica necessaria per la fotosintesi, e di consentire la traspirazione dell’acqua e regolare di conseguenza la temperatura della foglia. Proprio perché adibiti a queste prioritarie esigenze, essi sono dotati di autoregolazione e, come valvole comandate da circuiti complessi, si aprono al mattino al segnale della luce solare per permettere l’ingresso dell’anidride carbonica, si chiudono al tramonto quando gli zuccheri semplici sono stati fissati nella foglia e da lì vengono traslocati alle altre parti della pianta, e si chiudono tutte le volte in cui la pianta ritiene che il costo in acqua per tenerli aperti superi il guadagno in fotosintesi. In altre parole, in condizioni di scarsa acqua disponibile nel terreno, e in momenti molto caldi della giornata, per limitare il più possibile l’appassimento.

 

Posizionamento della strumentazione su una pianta arborea.

 

 

Anemometri per la misura del gradiente della velocità del vento.

 

La stessa via di entrata dell’anidride carbonica e di uscita dell’acqua è però percorsa dagli inquinanti, che trovano negli stomi aperti facili strade di accesso. Una volta superate le membrane cellulari, raggiungono, a seconda della loro solubilità in acqua, diversi “punti chiave” della fisiologia della pianta, esercitando azioni sia a livello biochimico che fisiologico, la cui entità è però determinata dalla dose dell’inquinante assimilata che deve in genere essere piuttosto elevata (più di quanto è in genere rilevabile oggi in atmosfera) per indurre fenomeni visibili quali la necrosi o la clorosi delle foglie, la diminuzione della crescita e del vigore della pianta.

La struttura stessa della pianta gioca un ruolo importante nel determinare la sua propensione ad agire come recettore degli inquinanti: la velocità di deposizione, che si può, in base a quanto fin qui riferito, calcolare come l’inverso della somma delle resistenze, è dieci volte più elevata per gli alberi, sia da frutto che forestali, che per le piante di taglia bassa nel caso di uno degli inquinanti più pericolosi, l’ozono. E’ infatti l’estensione della superficie fogliare su una superficie unitaria di terreno che determina la predisposizione di una particolare pianta ad agire come intercettatore delle sostanze inquinanti.

Si è già evidenziato il fatto che la pianta non si pone in maniera inerte verso l’aggressione dell’inquinamento, per la sua capacità di agire come ostacolo meccanico al trasferimento dei gas e delle particelle e per la sua possibilità di regolare le aperture stomatiche. Studi molto recenti evidenziano in maniera sempre più dettagliata innumerevoli sistemi di difesa che le diverse piante mettono in atto per proteggersi dall’attacco dei gas inquinanti ai suoi sistemi vitali.

Emerge quindi una propensione all’autoregolazione e all’autodifesa indotta da un necessario adattamento alle condizioni in cui le piante stesse si trovano a vivere. Come organismi non dotati della possibilità di movimento, principale meccanismo di difesa dalle avversità climatiche per animali e uomini, le piante hanno sviluppato meccanismi di difesa alternativi, spesso talmente sofisticati dal punto di vista biochimico da imporre ricerche complesse e interdisciplinari, tra le quali rientra anche la biologia molecolare.

Alcune tra queste forme di difesa sono state evidenziate a seguito di somministrazioni di dosi di luce ultravioletta corrispondenti a quelle che arriverebbero sulla terra se lo strato di ozono in troposfera si assottigliasse in maniera drastica. Le piante sottoposte a questo trattamento per periodi prolungati hanno mostrato di essere in grado di ripristinare, dopo qualche giorno di blocco pressoché totale, l’attività fotosintetica, evidenziando così un riuscito adattamento alle nuove condizioni. Allo stesso modo si sono comportate alcune specie quando ad esse è stato somministrato uno degli inquinanti potenzialmente più pericolosi, l’ozono. Questo è un gas altamente reattivo, il quale, una volta entrato nelle foglie, produce radicali liberi, che a loro volta reagiscono, ad esempio, con l’etilene prodotto dalla pianta stessa: in questo caso il meccanismo di difesa viene messo in atto dalla neutralizzazione dei radicali liberi, prodotti dall’ozono a seguito della loro reazione chimica con l’etilene stesso.

 

Strumentazione sonica per la misurazione veloce degli elementi climatici.

 

Altri meccanismi di difesa dagli inquinanti sono analoghi a quelli che le piante mettono in atto quando sono sottoposte ad aggressioni da parte di patogeni, a stress ambientali, a ferite o ad esportazione degli organi. In questi casi, un’accresciuta attività di alcuni enzimi si traduce nella sintesi di sostanze potenzialmente protettive, come i flavonoidi (pigmenti colorati) e la lignina. Se queste osservazioni offrono, da un lato, il panorama di possibili adattamenti che le piante sono in grado di effettuare in risposta ad un attacco di inquinanti, le previsioni di mutamenti globali sul clima sono tutt’altro che poco attendibili. A quel punto, sembra poco realistico pensare che le reazioni di difesa delle piante saranno sufficienti a compensarne gli squilibri che in esse provocheranno temperature più alte, raggi ultravioletti, alte concentrazioni di anidride carbonica ed elevate e persistenti dosi di inquinanti.

Alla speranza che il genere umano non permetterà si arrivi mai a questo tragico punto, occorre però unire anche quella racchiusa nel più sorprendente archivio che la natura ci offre: quell’enorme variabilità genetica contenuta in tutti gli organismi vegetali. L’erosione è stata fortissima, per necessità e vaghezze umane, per produrre di più e meglio, e per disporre di specie agricole e ornamentali sempre nuove, con il fiore o con il frutto più belli, più grandi, più duraturi magari, ma sempre meno dotate di quei caratteri di variabilità che hanno consentito fino ad ora la sopravvivenza di tutte le specie. I geni delle specie selvatiche, adattatesi a sopravvivere nelle più svariate situazioni climatiche, in grado di indurre resistenze molteplici a fattori di malattia e di stress, sono fortunatamente custoditi nelle banche del germoplasma costituite ormai in tutto il mondo.


    Fonte: Giardino Fiorito - Rossi Federica

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