mercoledì, Dicembre 19, 2018
CRONACA

La fisica della traspirazione delle foglie

La quantità di vapore acqueo liberata nell’atmosfera dalle foglie è regolata da processi fisici che avvengono all’interno delle foglie innescati dalla radiazione solare che viene assorbita.

NOTIZIE – In tempi di gran caldo anche le piante devono stare attente a come usano l’acqua che hanno a disposizione. Sulle foglie delle piante ci sono dei piccoli pori chiamati stomata che, aprendosi e chiudendosi grazie a un sistema di controllo cellulare, regolano l’ingresso della CO2 necessaria per la fotosintesi e il flusso di vapore acqueo verso l’esterno, cioè la traspirazione. Questo processo non è importante solo per la vita della pianta stessa ma, prese tutte le piante insieme, ha delle implicazioni fondamentali a livello globale, per il clima, le previsioni del tempo, l’agricoltura, il sistema idrologico ecc. Infatti la traspirazione immette umidità nell’atmosfera, mitigando il clima e aumentando le precipitazioni. Inoltre, dato che gli stomata regolano anche l’assorbimento della CO2, comprendere il processo della traspirazione permette di comprendere meglio anche i cambiamenti climatici globali.

Finora ci si era basati su analisi statistiche condotte su alcune specie di piante campione ma non si era andati a fondo sui meccanismi fisici che regolano la traspirazione. Che cosa succede veramente all’interno di una foglia? È quanto sono andati a indagare un gruppo di scienziati del Department of Global Energy del Carnegie Institution e del Centro di ricerche Jülich in Germania. Hanno scoperto che il modo in cui gli stomata controllano il livello dell’acqua è influenzato dall’energia totale della radiazione luminosa assorbita dai pigmenti nelle foglie.

Quando la luce del Sole arriva sulla superficie delle foglie, la sua energia viene trasferita all’interno della foglia stessa e al suo contenuto di acqua. L’acqua evapora e il vapore si distribuisce in tutti gli spazi vuoti interni alla foglia e si condensa sul lato interno della superficie della foglia (epidermide); questo processo induce un meccanismo che apre o chiude i pori che si trovano sulla superficie stessa. Finora si era pensato che l’acqua evaporasse solo nella zona immediatamente sotto la superficie, mentre questa ricerca dimostra che l’energia si distribuisce anche all’interno di tutta la foglia e che così viene prodotta una maggiore quantità di vapore.

Nella sperimentazione sono state utilizzate piante di girasole. Le foglie sono state irradiate con la luce di una lampadina a incandescenza filtrata in modo da impedire o permettere il passaggio della radiazione infrarossa con lunghezza d’onda inferiore a 700 nanometri, cioè calore. Quando la luce infrarossa può passare, gli stomata reagiscono aprendosi e favorendo la fotosintesi. Lo stesso comportamento si verifica con luce di diverse lunghezze d’onda corrispondenti a uguali livelli energetici. Questo dimostra che per l’apertura dei pori è determinante la quantità di energia totale, compresi i raggi infrarossi, e non solo la luce visibile.

L’esperimento è stato replicato con cinque diverse specie di piante, diversi livelli di CO2 e diversi intervalli di temperatura. I risultati sperimentali sono compatibili con quelli ottenuti da un modello di bilancio energetico sviluppato dagli stessi ricercatori. I ricercatori ipotizzano anche che le cellule che regolano l’apertura dei pori abbiano un sistema di sensori abbastanza sofisticato che elabora i dati provenienti dall’ambiente e, a seconda delle condizioni, apre o chiude i pori.

La ricerca è stata pubblicata il 12 luglio sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

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