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La presenza dell'acqua all'interno della pianta è regolata dalla sua fisiologia e condiziona il suo bilancio idrico. L'acqua necessaria al suo fabbisogno la prende dall'ambiente esterno, e per questo motivo l'acqua presente nell'ambiente è un fattore limitante per la vita delle piante.

Le piante, che non possono muoversi dal luogo dove sono nate e cresciute, si devono perciò adattare alle diverse quantità di acqua disponibili e ai diversi climi con piccole o grandi modificazioni del proprio organismo, adattando forme e funzioni.

Tra i diversi ambienti naturali e i vegetali che li popolano si creano dei legami di convivenza che vengono studiati dalla disciplina detta ecologia dell'acqua. Si tratta di uno studio importante perché è l'acqua che condiziona la distribuzione fitogeografica dei vegetali sulla superficie terrestre e, di conseguenza, la vita degli altri esseri viventi, animali e uomo.

Le zone climatiche della Terra sono caratterizzate da differenti quantità di precipitazioni atmosferiche e da diverse temperature, che influiscono sulla possibilità di evaporare dell'acqua, ovvero di tornare all'atmosfera.

La zona equatoriale ha un clima molto umido, con precipitazioni abbondanti e distribuite su tutto l'arco dell'anno, e temperature elevate. Grazie a queste condizioni ideali per la vita dei vegetali, le piante presenti sono sempreverdi perché il ciclo vitale è continuo. Sotto gli alberi più alti crescono rigogliose quelle piante, come le felci o le orchidee, adattate a vivere in un'atmosfera in cui l'acqua è quasi a livello di saturazione.

Allontanandosi dalla zona equatoriale, si evidenziano aree in cui cambia la distribuzione delle piogge e le temperature non sono costantemente elevate. Le piante si devono adattare all'alternarsi delle stagioni umide e delle stagioni secche o, nei casi più estremi, al perdurare di condizioni di siccità per lunghi periodi, anche anni.

La disponibilità d'acqua e le piante

Secondo il rapporto che le piante stabiliscono con l'acqua presente nell'ambiente, si possono definire alcune categorie ecologiche: mesofite, xerofite, igrofite.

Categoria a parte è rappresentata dalle alofite che tollerano bene elevate quantità di sali minerali presenti nel terreno in cui crescono.

MESOFITE

Le piante mesofite, tipiche dei climi temperati, non presentano particolari esigenze nei confronti dell'acqua, perché la sua disponibilità è buona durante l'anno. Sono piuttosto le basse temperature, nei climi più freddi, a condizionare la disponibilità d'acqua nel terreno, perché la fanno gelare. A questo accadimento i vegetali fanno fronte diminuendo drasticamente le parti che eliminano l'acqua: perdono le foglie, se si tratta di alberi, o fanno seccare la parte epigea, che esce cioè dal terreno, se si tratta di erbe.

La perdita delle foglie avviene con in modo diverso nelle cosiddette caducifoglie e nelle sempreverdi.

Le prime perdono tutto il loro apparato disperdente (le foglie) e lo rinnovano completamento al sopraggiungere di condizioni di nuovo favorevoli, in primavera. Le sempreverdi mesofite hanno foglie con superficie ridotta (di solito aghi), di consistenza coriacea perché con epidermide ispessita e ricca di sostanze che rallentano la traspirazione. Le foglie durano più anni e vengono gradualmente rinnovate, in modo che la chioma rimane sempre frondosa.

Periodi di protratta aridità, come di eccessive precipitazioni, comportano dei danni per le mesofite. La mancanza di acqua per lunghi periodi porta all'appassimento e poi alla morte. L'eccesso di acqua porta asfissia alla pianta, perché la mancanza di aria circolante nel terreno non permette la respirazione delle cellule delle radici. Esistono naturalmente le eccezioni, come il riso, il cui ciclo vitale si svolge per gran parte in condizioni di saturazione idrica.

Fanno parte della categoria delle mesofite gran parte delle specie presenti nella zona temperata, comprese le specie coltivate per uso alimentare.

XEROFITE

Le piante xerofite sono adattate a condizioni di siccità e sopportano meglio delle altre la mancanza di umidità.

Le piante delle zone desertiche, cosiddette effimere, hanno un ciclo vitale molto breve, legato alla sporadica presenza di umidità. Nel giro di poche settimane passano dal seme alla fioritura, fruttificano, fanno maturare i semi e poi muoiono. Non sono delle vere xerofite, ma piuttosto delle mesofite a ciclo brevissimo.

Le xerofite vere sono piante in grado di superare lunghi periodi di siccità continuando a vegetare. Per questo motivo molte di esse, che hanno foglie abbastanza grandi, come alcuni tipi di Cucurbitacee, sviluppano un grande apparato radicale, in grado di esplorare un grande volume di terreno. Altre (fico d'India) affrontano la scarsezza d'acqua riducendo la superficie traspirante: le foglie sono molto piccole o ridotte a spine e la funzione clorofilliana viene svolta dal fusto, verde.

Grazie alle spine, le piante si difendono anche dalle insidie degli animali erbivori, anch'essi alla ricerca di acqua.

Ci sono xerofite, come le piante d'altitudine che vegetano su terreni detritici o su rocce, che formano dei cuscini, fatti da microscopici cespugli con steli raccorciati e foglioline appressate. Altre specie alpine, come le stelle alpine, si ricoprono di una fitta peluria che protegge la pianta dalla perdita d'acqua in un ambiente in cui l'insolazione è molto forte, i venti battenti e gli sbalzi

termici elevati.

Altre specie, come le eriche, tipiche di terreni aridi o sabbiosi o, per contro, frequenti in terreni paludosi dove però la temperatura del terreno troppo fredda è d'ostacolo all'assorbimento radicale, hanno foglie molto coriacee e dure.

Ci sono specie che fanno scorta di acqua nei periodi piovosi, grazie a tessuti particolari, formati da cellule parenchimatiche, cioè di riempimento, acquifere. La conservazione viene garantita da epidermidi molto ispessite e spesso rivestite da cere. Le aloe e i cactus appartengono a questa categoria e sono dette succulente: le une immagazzinano acqua nelle foglie, le altre nel fusto.

È interessante osservare che una stessa pianta può avere foglie che si comportano da mesofite ed altre da xerofite. Nella chioma di un albero, infatti, le foglie poste all'interno hanno esigenze molto diverse da quelle più esterne, su cui batte il sole, il vento, la pioggia. Queste ultime si adattano alle differenti condizioni ambientali cambiando la propria struttura: diminuiscono la superficie traspirante rimpicciolendo le cellule dell'epidermide e gli stomi, hanno cuticola più spessa, emettono dei peli, hanno pressione osmotica dei succhi cellulari più elevata.

IGROFITE

Abitano le zone in cui l'acqua nel suolo è molto abbondante e l'umidità atmosferica elevata.

Compongono le foreste tropicali e possono essere presenti nei nostri sottoboschi più umidi.

Poiché vivono in condizioni di abbondanza di acqua, le piante igrofite non hanno il problema dell'approvvigionamento, tipico delle altre due categorie.

Al contrario, devono mettere in atto alcuni adattamenti per favorirne la dispersione: foglie con un'ampia superficie traspirante, con cuticola sottile, assenza di peli, stomi pronunciati solo sulle parti esposte all'aria.

Alcune specie, come il Taxodium distichum, presente sul bordo melmoso dei laghi, emettono radici che si spingono verso l'alto anziché verso il basso: questo per garantire il rifornimento d'ossigeno anche per le altre radici che restano sommerse.

Come conseguenza dell'alto grado di umidità, le piante igrofite come le orchidee epifite, che vivono come parassiti su altri vegetali, emettono invece radice aeree, che sono in grado di catturare il vapore acqueo dell'aria.

Le piante acquatiche o idrofite vivono parzialmente o completamente sommerse. Sono in grado di prendere ossigeno e anidride carbonica, necessarie per la respirazione e la fotosintesi, direttamente

dalle molecole dei gas disciolte nell'acqua e immagazzinarli in camere d'aria, formate da spazi intercellulari collegati, che servono anche per il galleggiamento di certi organi, come le foglie.

Hanno pochissimi tessuti meccanici di sostegno, perché questa funzione viene assolta dall'acqua.

In alcuni casi, piante come le mangrovie delle foreste acquatiche americane, che vivono in ambiente paludoso, danno origine a radici particolari, che escono dal fusto e formano una barriera intricata tutto attorno all'albero: la loro funzione è quella di tenere sollevate le piante dalla melma, permettendone una maggiore aerazione.

ALOFITE

Il terreno contiene molti sali minerali. Se la loro concentrazione è elevata, la disponibilità d'acqua si riduce e le piante devono mettere in atto degli adattamenti per sopravvivere in tali condizioni.

Le piante che vivono sulle rive del mare hanno a disposizione una soluzione circolante nel terreno ad elevato tenore salino. La stessa soluzione va a formare il plasma cellulare, che acquista perciò una forte pressione osmotica.

Per mantenere la poca acqua nei propri tessuti, le piante alofite di questo tipo, le salicornie ad esempio hanno poca superficie traspirante: foglie e fusti succulenti, a somiglianza dei cactus.

Altre alofite, come le artemisie, patiscono un eccesso di sali nel terreno e si adattano a tale situazione ostacolandone l'ingresso nelle radici. Grazie alla presenza di sostanze come zuccheri e acidi organici, esse pareggiano l'elevata pressione osmotica che i sali producono nella soluzione circolante.

Un altro gruppo di alofite, presenti nelle steppe e nei deserti, introducono le soluzioni ad elevata concentrazione salina, ma immediatamente eliminano i sali grazie a cellule secretici. Se le piogge sono rare, foglie e fusti di queste piante restano ricoperte da un sottile strato salino.