Come Fanno le Piante Palustri a Sopravvivere Immerse nell'Acqua ?

Le radici sono fondamentali per lo sviluppo di ogni pianta, esse forniscono stabilità, assorbono sali minerali e acqua, accumulano sostanze di riserva, oltre a svolgere un ruolo regolatorio (spesso ormonale) sull'intera pianta. 

Le radici però non svolgono la fotosintesi e quindi dipendono energicamente dall'utilizzo di Glucosio trasportato dalle foglie sino a loro. Il Glucosio (ed i suoi derivati), oltre ad esser utilizzato come materia prima (es. parete cellulare) viene consumato nei mitocondri (respirazione cellulare, per dettagli clicca qua) per produrre ATP, poi utilizzato nei diversi processi biologici (crescita etc.).

Il punto importante è che per la respirazione serve ossigeno. In condizioni normali il suolo contiene circa il 25% di aria (contenente quindi ossigeno) e le radici lo assimilano direttamente da lì. Più si scende in profondità più la concentrazione di ossigeno cala, motivo per cui la maggior parte della massa radicale si concentra nel primo metro (3.3 ft) di terra. Può capitare però che un terreno sia poco permeabile (es. argilloso) e che, in seguito a piogge, quel 25% di spazio disponibile per l'aria venga saturato dall'acqua. In queste condizioni si ha quello che si chiama ristagno idrico, che può esser più o meno superficiale e più o meno duraturo (fino ad esser perenne in zone paludose).

Sebbene nell'acqua sia disciolto ossigeno, l'acqua (soprattutto stagnante) ne ha poco e non direttamente assorbile dai peli radicali delle radici.

Quali sono i due principali problemi del ristagno idrico :

• Ambiente ideale per lo sviluppo di muffe e altri funghi patogeni, con possibile marcescenza delle radici. 

• Ipossia : l'assenza di ossigeno non permette la respirazione cellulare delle radici, le quali vanno incontro a morte per mancanza di energia. 

Come Fanno le Piante Palustri (ed ancor di più quelle acquatiche) a Sopravvivere ?

La maggior parte delle specie vegetali non tollera ristagni permanenti nel suolo, altre (ad esempio molte piante Mediterranee e quasi tutte le piante Grasse) neppure temporanei di pochi giorni. 

Alcune piante però possono vivere addirittura immerse nell'acqua (es. Ninfee) o ai margini di stagni, laghi (piante idrofili e palustri).

Ogni pianta ha evoluto un proprio meccanismo per far sopravvivere le radici in un ambiente povero di ossigeno, di seguito alcuni esempi.

• Radici Avventizie e Pneumatofori : le radici avventizie vengono prodotte dai rami principali (non immersi in acqua) e scendono; in molti casi hanno anche una funzione di sostegno (si pensi ai grossi rami di specie quali Ficus macrophylla) e di assorbimento nutrienti, ma non essendo immerse (almeno all'inizio) possono utilizzare ossigeno dell'aria. Gli Pneumatofori sono invece delle radici specializzate per la respirazione; esse derivano da radici laterali, crescono verso l'alto (fuori dal suolo) e permettono lo scambio gassoso con l'atmosfera; sono tipiche di piante che vivono in ambienti salmastri (es. Mangrovie), così come in ambienti ipossici e palustri come per il Cipresso delle Paludi.

• Metabolismo Anaerobico : in assenza di ossigeno la respirazione non può avvenire, ma la fermentazione sì. Le cellule radicali di queste specie possono sopportare la fermentazione, la quale produce una minima quantità di ATP, oltre a Lattato e Etanolo, anche in assenza di ossigeno. Questo tipo di adattamento è più che altro presente in specie che hanno ristagni lunghi, ma non perenni, dato che la fermentazione produce metaboliti tossici (che queste piante riescono a tollerare meglio di altre). Il concetto non è molto diverso da un corridore che fa uno scatto a freddo, il muscolo (per produrre energia) ha bisogno di molto ossigeno nell'immediato e, dato che non c'è, fa la fermentazione producendo Acido Lattico (con conseguente dolore muscolare).

• Presenza di Aerenchima : tessuto normalmente non presente nelle piante, ma che si sviluppa in quelle che prosperano in ambienti palustri. Questo tipo di tessuto è essenzialmente formato da cellule morte che creano dei canali, appena sotto la corteccia, che permettono il passaggio d'aria. In altre parole l'aria entra attraverso le lenticelle dei rami (fessurazioni che permettono ai rami di assorbire aria per respirazione) e da qui hanno un canale preferenziale che lo trasporta sino alle radici; quindi le radici ottengono ossigeno non per diffusione semplice e diretto contatto, ma ossigeno prelevato altrove e trasportato fin lì. L'aerenichima può esser costitutivo (sempre presente) o esser prodotto all'occorrenza, se la pianta si trova a dover crescere in condizioni di ipossia (in piante come Pioppo o Salice). Sebbene presente in piante arboree, l'aerenchima è più comune in piante Erbacee, come le Ninfee.