Così le piante hanno imparato a sopravvivere alla siccità

Quali piante saranno in grado di resistere alla siccità che ci attende nei prossimi anni, a causa del cambiamento climatico? Per rispondere, potrebbe essere utile guardare come si sono evolute le piante nel passato. Come hanno fatto gli autori di un articolo pubblicato su Science, che attraverso una serie di simulazioni sono riusciti a comprendere come la struttura vascolare delle piante sia evoluta in modo da permettere loro di colonizzare anche gli ambienti più siccitosi nella terra ferma.

Quando le piante hanno messo le radici

Le prime piante della storia sono nate in ambiente acquatico. Erano piccole, somigliavano più che altro a dei muschi e non avevano radici. Anche le prime piante vascolari (cioè quelle dotate di un sistema di vasi per condurre l’acqua, detto xilema) erano alte pochi centimetri e sopravvivevano solo in ambienti molto umidi. Al loro interno, per trasportare acqua e sostanza nutritive, i condotti dello xilema erano organizzati come un fascio di cannucce impacchettate insieme.

Circa 420 milioni di anni fa, però, le piante sono cambiate: rami e radici hanno cominciato a crescere e ad evolvere e, soprattutto, la loro struttura vascolare interna si è complicata molto. Contemporaneamente, poi, durante il periodo Devoniano le piante hanno iniziato a migrare verso l’entroterra, in regioni più aride, dove per sopravvivere era fondamentale proteggersi dall’evaporazione e dalla disidratazione.

Sopravvivere alla siccità

In condizioni di siccità, all’interno dei vasi che trasportano acqua e nutrienti nelle piante possono crearsi delle vere e proprie embolie, cioè delle bolle d’aria (o vapore) che impediscono all’acqua di risalire attraverso le radici. Queste bolle possono diffondersi all’interno del sistema vascolare e ostruire qualunque condotto, fino a portare alla morte dei tessuti e dell’intera pianta.

Nello studio, gli scienziati hanno visto che un sistema semplice di vasi come quello primitivo non è in grado di fermare il propagarsi delle embolie ed è quindi inadatto a sostenere il nutrimento di una pianta in condizioni di scarsità idrica. Questa è stata la sfida più grande che le piante hanno dovuto affrontare per uscire dalla loro nicchia ambientale e diffondersi.

La formazione di reti complesse

Simulando la propagazione delle bolle d’aria all’interno di reti vascolari semplici e complesse, prese da piante moderne e da piante estinte ritrovate nei reperti fossili, gli scienziati hanno notato come le possibilità di sopravvivenza e di nutrimento per le piante dipendessero strettamente da queste. Quando le cannucce che compongono il sistema vascolare di una pianta sono organizzate in schemi più complessi e separati fra loro, infatti, le bolle d’aria hanno meno vicini verso cui diffondersi e la pianta è in grado di isolare i vasi ostruiti e trarre nutrimento dagli altri. Una vera e propria strategia di sopravvivenza. Nel corso della storia piante diverse hanno poi adottato soluzioni diverse, creando la grande varietà nelle forme vascolari che si può osservare ancora oggi. Quelle che non ci sono riuscite, invece, si sono estinte.

“Ogni volta che una pianta si discosta da quel sistema vascolare cilindrico, ogni volta che cambia solo un po’, la pianta riceve una ricompensa in termini di capacità di sopravvivere alla siccità”, spiega Craig Brodersen, fisiologo vegetale della Yale School of the Environment. “Facendo questi piccolissimi cambiamenti, le piante hanno risolto un problema che hanno dovuto affrontare molto presto nella storia della Terra, consentendo la nascita delle foreste che vediamo oggi e che altrimenti non esisterebbero”.
 

Una lezione per affrontare il cambiamento climatico?

La selezione naturale, per le piante, sarebbe una selezione per siccità. E questo rimanda immediatamente a un tema molto attuale: la siccità causata dal cambiamento climatico. Oltre a risolvere un mistero vecchio almeno cent’anni sul perché le piante abbiano strutture così complesse all’interno di radici e rami, questo studio parla anche di possibili soluzioni future.

Le piante che sopravviveranno al cambiamento climatico, o le piante che saremo in grado di selezionare affinché riescano a farlo, dovranno avere caratteristiche vascolari complesse. Le simulazioni utilizzate in questo studio potrebbero quindi essere utili a selezionare le piante più adatte o facilmente adattabili, e a preparare il terreno per allevare la flora di domani.