Stomi e traspirazione
Fino al 90 percento dell'acqua assorbita dalle radici può uscire di nuovo dalla pianta come vapore attraverso gli stomi.
Un compromesso per ogni foglia
Una foglia ha bisogno di anidride carbonica, un gas presente nell'aria. Per farla entrare deve aprire fori nel proprio rivestimento impermeabile. Dagli stessi fori esce vapore acqueo. OpenStax lo descrive come un equilibrio fra fotosintesi efficiente e perdita d'acqua. I fori sono gli stomi, controllati dalla pianta attraverso coppie di cellule di guardia.
Le cellule di guardia si aprono e si chiudono in risposta alla luce, allo stato idrico della foglia e al livello di anidride carbonica. Quando assorbono acqua si gonfiano, si incurvano allontanandosi e aprono il poro. Quando perdono acqua diventano flaccide e il poro si chiude. In una mattina soleggiata con terreno umido gli stomi si aprono molto. Se il terreno si secca, le cellule di guardia chiudono i pori anche con luce intensa, risparmiando acqua al costo di assorbire meno anidride carbonica.
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Come l'acqua risale un albero
La traspirazione è la perdita di vapore acqueo dalla pianta, soprattutto attraverso gli stomi. È anche il motore che solleva l'acqua. Dentro la foglia l'acqua evapora dalle pareti umide delle cellule del mesofillo negli spazi intercellulari e sfugge attraverso gli stomi aperti. Questa evaporazione esercita una trazione sull'acqua rimasta. Le molecole d'acqua aderiscono fra loro (coesione) e alle pareti dello xilema (adesione), quindi la trazione si trasmette lungo una colonna d'acqua ininterrotta, attraverso il fusto fino alle radici. È la teoria della coesione-tensione della risalita della linfa. La traspirazione è passiva: la pianta non consuma ATP per sollevare l'acqua e l'energia deriva dalla differenza fra terreno umido e aria più secca.
I numeri sono grandi. OpenStax indica una tensione di circa −2 megapascal alla superficie fogliare. Sollevare acqua contro la gravità richiede circa 0.0098 MPa per metro di altezza, quindi una sequoia costiera di 116 metri necessita di circa 1.14 MPa solo per vincere la gravità. Dentro le cellule vive, la forza opposta, la pressione di turgore, è solitamente 0.6–0.8 MPa e può raggiungere 1.5 MPa in una pianta ben irrigata. Sono 1.5 × 140 = 210 libbre per pollice quadrato, contro le 30–34 psi di un tipico pneumatico d'auto. Quando una pianta perde più acqua di quanta ne assorbe, il turgore scende verso zero e le foglie appassiscono.
Risparmiare acqua
Le piante dei luoghi aridi hanno diversi modi per ridurre la traspirazione. Le piante desertiche (xerofite) e quelle che crescono su altre piante (epifite) hanno di solito una cuticola molto più spessa. Molte possiedono un fitto rivestimento di peli o stomi infossati sotto la superficie fogliare, che rallentano l'aria sopra i pori. I cactus vanno oltre. Aprono gli stomi nella notte fresca e immagazzinano l'anidride carbonica assorbita; poi tengono gli stomi chiusi durante il giorno caldo e usano il carbonio accumulato per la fotosintesi. Questo meccanismo è chiamato CAM. Nella simulazione imposta la pianta su «Cactus (CAM)» e premi Notte.
| Impostazione della simulazione | Apertura | CO₂ in ingresso | Acqua per unità di CO₂ |
|---|---|---|---|
| Mattina soleggiata | 100% | 100 | 0.67 |
| Pomeriggio caldo e secco | 29% | 29 | 1.25 |
| Notte | 10% | 0 | nessuna |
| Cactus di notte | 100% | 100 | 0.33 |
- Gli stomi lasciano entrare CO₂ e uscire vapore acqueo; le cellule di guardia regolano l'equilibrio.
- La luce apre gli stomi; il terreno secco li chiude.
- L'evaporazione tira verso l'alto nello xilema una colonna d'acqua unita per coesione (coesione-tensione).
- Le piante CAM, come i cactus, aprono gli stomi di notte.
- Che cosa determina la maggior parte della risalita dell'acqua nello xilema?
- La traspirazione dalle foglie
- Pompe alimentate da ATP nelle radici
- La gravità
- La pressione nel floema
- La traspirazione è passiva. Questo significa che…
- la pianta non consuma ATP per spostare l'acqua
- avviene soltanto di notte
- non richiede stomi
- l'acqua passa dall'aria alla foglia
- Quale percentuale massima dell'acqua assorbita dalle radici può andare persa per traspirazione?
- Sollevare acqua richiede circa 0.0098 MPa per metro. Quanti MPa servono per 116 metri? (una cifra decimale)
- Una pressione di turgore di 1.5 MPa, con 1 MPa = 140 psi, a quante psi corrisponde?
- Che cosa fa aprire uno stoma alle cellule di guardia?
- Assorbono acqua e si gonfiano
- Perdono acqua e si sgonfiano
- Si dividono
- Muoiono
- Nella simulazione, che cosa succede nel pomeriggio caldo e secco rispetto alla mattina soleggiata?
- Il poro si chiude parzialmente e si perde più acqua per unità di CO₂ assorbita
- Il poro si apre di più
- Non si perde acqua
- L'assorbimento di CO₂ aumenta
- Quando aprono gli stomi i cactus (piante CAM)?
- Di notte
- A mezzogiorno
- Mai
- Solo quando piove
- Quale caratteristica aiuta una pianta desertica a ridurre la traspirazione?
- Cuticola spessa e stomi infossati
- Foglie molto grandi e sottili
- Stomi solo sulla faccia superiore
- Assenza di cuticola
- Che cosa mantiene unita la colonna d'acqua nello xilema?
- Coesione fra le molecole d'acqua e adesione alle pareti
- Zucchero nell'acqua
- Bolle d'aria
- Solo la pressione radicale
Fonti di questo corso (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Consultato il: 2026-10-17