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Il segreto della distribuzione della crescita: come fanno le piante a scegliere tra foglie e radici quando la luce non è sufficiente?
Il concetto di ripartizione della crescita delle piante, ovvero le proporzioni relative di biomassa nei diversi organi della pianta, è un'area importante della biologia vegetale. A seconda delle condizioni ambientali a cui è esposta una pianta, cambierà anche la sua distribuzione di crescita. Questi aggiustamenti influenzano la strategia di sopravvivenza delle piante, in particolare il modo in cui le piante si distribuiscono tra foglie e radici in condizioni di luce insufficiente. Questo è un argomento importante per i ricercatori.
I diversi organi delle piante svolgono ruoli specifici nell'ecosistema: le foglie catturano la luce solare per la fotosintesi e le radici assorbono in modo efficiente acqua e sostanze nutritive.
Ogni pianta può adattare il proprio modello di crescita in base ai cambiamenti nell'ambiente esterno durante il suo processo di crescita. Quando le condizioni ambientali non sono ideali, come luce insufficiente o mancanza di nutrienti, le piante modificheranno la distribuzione della loro biomassa per adattarsi a queste condizioni. Ad esempio, in ambienti scarsamente illuminati, le piante tendono ad aumentare la crescita delle foglie, aumentando ulteriormente la loro efficienza fotosintetica. In assenza di acqua o sostanze nutritive, la crescita delle radici aumenterà per ottenere più acqua e sostanze nutritive. Tale fenomeno è chiamato “equilibrio funzionale” o “teoria dell’allocazione ottimale”.
Questi aggiustamenti non sono solo una risposta alle condizioni ecologiche, ma sono influenzati anche dallo stadio di sviluppo della pianta e dalle caratteristiche della specie.
Lo studio della distribuzione della crescita spesso coinvolge il modo in cui gli zuccheri fissati dalle piante durante la fotosintesi vengono distribuiti ai diversi organi. Sebbene questo processo sia concettualmente semplice, la quantificazione effettiva è molto complessa. I ricercatori devono utilizzare strumenti avanzati per misurare l’assorbimento di carbonio dell’intera pianta e combinarlo con i dati di crescita di diverse parti della pianta per stabilire un bilancio del carbonio e comprendere la distribuzione specifica dello zucchero.
Nelle fasi iniziali di un impianto, l'allocazione della crescita è spesso molto simile all'effettiva allocazione della biomassa, ma man mano che l'impianto matura, questa allocazione può cambiare in modo significativo;
Man mano che la pianta matura, le proporzioni della biomassa dei diversi organi cambieranno. Ad esempio, le piante erbacee giovani hanno spesso una frazione di massa fogliare (LMF) compresa tra 0,3 e 0,7, mentre nei grandi alberi questo valore può scendere sotto 0,05 perché man mano che la pianta cresce, verranno utilizzate più risorse per costruire robusti tronchi di legno. Per questo motivo, sebbene la capacità delle radici di assorbire acqua e sostanze nutritive sia importante, l'allocazione delle risorse può variare a seconda delle diverse fasi di sviluppo della pianta.
La ricerca mostra che l'impatto dei fattori ambientali sulla distribuzione della crescita delle piante non può essere ignorato; in ambienti molto luminosi, le piante ridurranno la frazione di massa fogliare e viceversa.
Il modello di allocazione della biomassa differisce per le diverse specie. Ad esempio, le frazioni di massa fogliare delle piante delle Solanaceae sono generalmente più elevate, mentre quelle delle famiglie delle querce sono relativamente inferiori. Inoltre, le piante erbacee dicofite hanno generalmente una frazione di massa fogliare più elevata e una frazione di biomassa radicale inferiore rispetto ad altre piante. Queste differenze influenzano non solo il tasso di crescita delle piante, ma anche il funzionamento di interi ecosistemi.
Tutto ciò dimostra il ruolo chiave svolto dall'allocazione della crescita nella sopravvivenza e nella riproduzione delle piante.
Mentre l'ambiente globale cambia, i ricercatori prestano sempre più attenzione al modo in cui le piante si adattano a questi cambiamenti, soprattutto a fronte di climi estremi e risorse limitate. Quando le piante adeguano costantemente le loro strategie di allocazione della crescita per gestire le risorse, potremmo anche essere in grado di trarre ispirazione da esse, permettendoci di pensare a come gli esseri umani cercano le migliori strategie di coping quando affrontano la carenza di risorse?
