____ Piante carnivore

Le piante carnivore suscitano sempre curiosità in botanici e non, riportando alla mente raffigurazioni fantastiche di piante "mangiatrici di uomini", quali quelle fatte da alcuni esploratori del passato che si avventuravano nelle foreste tropicali e che sono state, ovviamente, tutte smentite.
Le piante carnivore si nutrono soprattutto di insetti, anche se alcune arrivano a catturare piccoli vertebrati quali rane e topi di piccole dimensioni. Queste specie presentano modificazioni morfologiche per espletare le seguenti funzioni:
° attrazione della preda;
° cattura ed uccisione della preda;
° digestione ed assorbimento delle sostanze nutritive.
L'evoluzione che ha prodotto questi adattamenti non ha "costruito sul nulla", ma ha parzialmente modificato meccanismi che esistevano già e che avevano altre funzioni. Per quanto riguarda l'attrazione delle prede è chiaro che tutte le piante la cui impollinazione è realizzata dagli insetti (piante entomofile, quali sono per altro tutte le piante carnivore) hanno meccanismi per attrarre gli insetti legati alle forme, ai colori ed ai profumi dei fiori. Per quanto riguarda la cattura esistono meccanismi di cattura temporanea di insetti anche da parte di piante non carnivore come avviene ad esempio in alcune Araceae, in alcune Orchidaceae ed in alcune Lamiaceae. Le funzioni di digestione sono legate al secernimento di enzimi digestivi, che sono prodotti anche da molti semi di piante non carnivore durante la germinazione. Molte epidermidi di vegetali, infine, sono in grado di assorbire anche molecole di grandi dimensioni, come avviene nelle specie carnivore durante l'assorbimento delle sostanze nutritive dopo la digestione della preda. La peculiarità delle piante carnivore è che tutte queste funzioni sono presenti contemporaneamente e sono riunite in una parte della pianta (la trappola).

Attrazione della preda

Perché la pianta riesca a catturare degli animali è molto importante che riesca ad attrarli in modo efficiente. A questo proposito è da considerare che nessuna specie carnivora attrae specificamente una sola specie animale. Le trappole funzionano con tutti gli animali di dimensioni adeguate che vi finiscono dentro. Le piante attraggono le prede grazie a stimoli visivi, olfattivi e tattili.
Per quanto riguarda gli stimoli visivi, questi sono analoghi a quelli usati dai fiori per attrarre gli insetti per l'impollinazione. Sono presenti striature che mostrano assorbimento nella banda dell'ultravioletto, alla quale sono sensibili la maggior parte degli insetti. Queste strie sono come delle piste che conducono l'insetto all'interno della trappola nella zona utile per la cattura. A questo fine sono importanti (così come per l'impollinazione dei fiori) la distribuzione e l'intensità dei colori che variano anche in funzione dello stadio di maturazione della trappola, della temperatura e dell'umidità dell'aria.
Gli stimoli olfattivi sono costituiti soprattutto da feromoni che operano un'attrazione di tipo sessuale per gli insetti. Vengono prodotti anche nettare e odori simili a quelli del nettare, così come sono anche frequenti le trappole che emanano odore di carne in putrefazione, destinate a insetti che si nutrono o depongono le uova nei cadaveri (come molte mosche).
Gli stimoli tattili sembra siano presenti nel solo genere Utricularia, molte specie del quale possiedono setole filamentose che somigliano alle alghe di cui si nutrono alcuni crostacei.

Cattura

I meccanismi per la cattura delle prede pur presentando una notevole varietà sono tutti derivati da trasformazioni delle strutture fogliari. Le trappole sono responsabili della cattura della preda e, in parte, della sua conduzione verso la zona di digestione. Sostanzialmente possiamo raggruppare le trappole in quattro categorie a seconda dei meccanismi di cattura: trappole adesive, a scatto, ad aspirazione e ad ascidio.
Le trappole adesive, come quelle del genere Drosera presente nell'Orto Botanico di Cagliari, hanno foglie coperte da ghiandole peduncolate che portano all'estremità una goccia di mucillagine. Le prede muovendosi sulla superficie della foglia rompono queste goccioline costituite da liquido adesivo mucillaginoso, che le invischia e ne causa spesso la morte per soffocamento impedendo la respirazione dell'insetto tramite le trachee. La foglia, stimolata dal movimento dell'insetto, si ripiega su se stessa bloccando completamente la preda ed iniziando il processo di digestione. I movimenti di ripiegamento non sono veloci come quelli che avvengono nelle trappole a scatto.
Le trappole a scatto sono meccanismi che funzionano grazie a porzioni fogliari che si muovono, più o meno rapidamente, in seguito alla stimolazione dei recettori: organi di senso che avvertono la presenza dell'insetto in una zona della trappola opportuna per la cattura. Esempio di questo meccanismo di cattura presente nell'Orto Botanico di Cagliari è quello di Dionaea muscipula.
Le trappole ad ascidio sono molto diffuse tra le piante carnivore. Possiamo immaginare l'origine di queste strutture avvolgendo una lamina fogliare lungo l'asse formato dalla prosecuzione del picciolo in modo che la pagina superiore della foglia risulti all'interno del tubo che così formiamo. Sono trappole di tipo "passivo", che non implicano cioè movimenti attivi della pianta per operare la cattura della preda. Nelle trappole ad ascidio vi sono strutture che favoriscono la caduta della preda nella trappola e strutture per la sua ritenzione.
Vi sono sostanzialmente due tipi di ascidi: per gli animali che si arrampicano come i ragni e per gli animali che volano. Il primo tipo è costituito da contenitori poco profondi, con peli nella parte interna e linee colorate che costituiscono per l'animale un sentiero privilegiato. Le trappole del secondo tipo sono invece spesso di grandi dimensioni e sono più spesso soventemente associate a meccanismi di richiamo per gli insetti. Presso l'Orto Botanico di Cagliari vi sono esemplari di Sarracenia purpurea e di S. stevensii che presentano questo tipo di trappola. In tutti gli ascidi la zona più esterna è deputata ad attrarre le prede, vi è poi una zona che ne favorisce il trasferimento verso le zone più interne della trappola dove la preda viene uccisa e digerita.
Le trappole ad aspirazione sono poco diffuse tra le piante carnivore e si trovano solamente nei generi Utricularia e Genlisea. Le specie appartenenti a questi generi della famiglia delle Lentibulariaceae sono acquatiche. Questo tipo di trappola è un meccanismo complesso unico nel mondo vegetale. La trappola di Utricularia è di piccole dimensioni (0,2-10 mm) e si trova immersa nell'acqua. Consiste di un "sacco" collegato alla pianta da un pedicello e chiuso da una porta che si apre verso l'interno. In stato di riposo il sacco è vuoto ed ha una pressione negativa rispetto all'ambiente esterno, la porta è chiusa ermeticamente e si appoggia sul velo, una specie di "soglia" che contribuisce a garantirne la tenuta. Davanti alla porta vi sono dei peli sensitivi simili ad alghe che quando vengono sfiorati dalle prede la fanno aprire la porta verso l'interno causando un "risucchio" che aspira l'acqua presente nelle immediate vicinanze e la preda. Il meccanismo è rapidissimo: il tutto avviene in circa 30 millesimi di secondo. In seguito la porta si chiude e vi è la svuotamento della vescicola dall'acqua ad opera di alcune ghiandole specializzate che secernono anche gli enzimi per la digestione della preda ed assorbono le sostanze nutrienti derivanti dalla digestione.
Le foglie che costituiscono i vari tipi di trappole vengono più o meno frequentemente rinnovate. Per questo motivo Darwin ha definito queste strutture "stomaco temporaneo". La loro durata va dai pochi giorni per le trappole adesive ai parecchi mesi per le trappole ad ascidio.

Digestione

I meccanismi di digestione delle prede catturate differiscono a seconda del tipo di trappola. Le specie con trappole adesive hanno sulla superficie della foglia, oltre alle ghiandole che producono le gocce di liquido vischioso, ghiandole che producono gli enzimi per la digestione della preda. Queste piante secernono succhi digestivi in seguito alle stimolazioni chimiche di sostanze presenti sul corpo degli insetti. L'emissione di succhi gastrici dà luogo ad un piccolo laghetto sulla superficie della foglia che a digestione ultimata viene riassorbito dalle stesse ghiandole che hanno emesso i succhi enzimatici. Nelle piante ad ascidio il meccanismo è differente. In queste strutture infatti vi è perennemente del liquido che ha la funzione di intrappolare e digerire le prede. Le ghiandole che secernono i liquidi digestivi e che assorbono le sostanze nutritive si trovano al di sotto del livello del liquido. La secrezione di liquido è continua così come è continuo il riassorbimento. Il alcuni casi (come in alcune Nepenthes) vi può essere anche un litro di liquido contenuto nell'ascidio. La principale differenza con le trappole adesive è che le trappole ad ascidio lavorano "a ciclo continuo", cioè possono catturare e digerire prede senza interruzioni. Per entrambi i tipi di trappole il processo di assorbimento delle sostanze nutritive è paragonabile a quello che avviene nelle radici a livello dei peli radicali.

Prede e commensali

Come già detto le piante carnivore non hanno prede specifiche. Queste sono selezionate dalle dimensioni e dal tipo di trappole e variano durante l'anno con il variare delle stagioni. Non essendo legate ad una determinata specie di insetti le piante carnivore riescono ad adattarsi a vivere anche in zone geografiche lontane dalla loro zona di origine, sempre che il clima sia adatto. Sono stati fatti dei tentativi di utilizzare alcune specie del genere Utricularia per il controllo delle larve di zanzara in zone paludose.
Un fenomeno veramente interessante è quello dei commensali delle specie carnivore. Si tratta di animali che vivono soprattutto all'interno delle trappole ad ascidio di alcune specie. Per riuscirvi hanno sviluppato dei meccanismi protettivi che evitano che vengano digeriti dai succhi presenti. Il piccolo ecosistema che si forma all'interno dell'ascidio prende il nome di fitotelma. I commensali sono piccoli crostacei, larve di zanzare e ragni che sfruttano le sostanze nutritive presenti nelle trappole.

Impollinazione

Tutte le piante carnivore hanno una impollinazione di tipo entomofilo, cioè vengono impollinate da insetti. Questo pone loro un problema perché è evidente che la specie carnivora deve "distinguere" tra insetti da predare ed insetti da utilizzare per l'impollinazione. Vi riesce con diversi meccanismi, può far maturare i fiori e le trappole in periodi diversi, dislocare queste due strutture in parti della pianta differenti frequentate da una diversa fauna (ad esempio può avere le trappole subacquee e i fiori sopra il livello dell'acqua), o può avere fiori e trappole di dimensioni molto diverse allo scopo di attrarre specie di insetti differenti.

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Approfondimento: L'Adattamento alla vita nelle torbiere.

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Gli adattamenti delle piante carnivore sono meccanismi che consentono a queste specie di vivere in ambienti particolarmente poveri di sostanze nutritive, in particolare di azoto, indispensabile alla vita delle piante. Questi adattamenti consentono quindi alle piante carnivore di colonizzare ambienti molto difficili dove altre piante non riescono a vivere, garantendo alle specie carnivore una bassa concorrenza con altre specie. Le radici delle piante carnivore non sono di norma molto sviluppate, poiché queste piante vivono in genere in ambienti saturi di umidità e perché gran parte dei nutrienti è fornita dalle loro prede. Tipici ambienti dove vivono le piante carnivore sono quelli delle torbiere. Queste sono caratterizzate dal suolo acido, paludoso, nel quale si verificano processi di decomposizione di tipo anaerobico (in assenza di aria). Le piante carnivore formano di solito densi popolamenti di individui della stessa specie (monospecifici), sono generalmente calcifughe (non tollerano i suoli calcarei e comunque a pH basico) e adattate ad ambienti con basse concentrazioni di nutrienti (ambienti oligotrofici), non tollerano la luce piena e l'ombra piena, mentre tollerano suoli temporaneamente o perennemente allagati, e sono resistenti e talvolta dipendenti dal fuoco, soprattutto se questo non è devastante e le temperature non sono molto alte.

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Approfondimento: Le principali famiglie di piante carnivore.

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Droseraceae
In questa famiglia vi sono 4 generi: Drosera, Aldrovanda, Dionaea, e Drosophyllum, il massimo numero di specie e diffusione in Nuova Zelanda, Australia e Regione del Capo (Sud Africa). Il genere Drosera è cosmopolita ed è diffuso anche in Italia nelle torbiere. Una specie del genere Drosophyllum (D. lusitanicum) è presente in Portogallo, Spagna e Marocco nella zona circostante lo stretto di Gibilterra. La sua ecologia è particolare poichè non tollera i periodi siccitosi e riesce a sopravvivere all'aridità estiva grazie all'umidità atmosferica dovuta alla vicinanza dell'oceano Atlantico.
Il genere Dionaea, molto diffuso anche come pianta ornamentale da appartamento, è diffuso in natura solo nella costa SE degli Stati Uniti.

Sarraceniaceae
La famiglia ha una distribuzione ristretta al Sud degli Stati Uniti, al Venezuela e alla Guyana. Le specie di questa famiglia vivono nelle torbiere. Ha un fiore complesso specializzato nell'impollinazione mediante bombi. Poichè questi insetti consumano molto nettare per attrarli le Sarracenie debbono formare popolazioni con molti individui. Anche questa esigenza costituisce un fattore di rischio per queste specie i cui habitat vengono spesso frammentati dalle pratiche agricole.

Nepenthaceae
La famiglia è rappresentata dal solo genere Nepenthes con circa 70 specie distribuite principalmente nel sud-est asiatico. Sono tipiche specie della giungla.

Lentibulariaceae
Questa famiglia ha una distribuzione cosmopolita ed è costituita da tre generi, Pinguicola, Utricularia e Genlisea di cui i primi due presenti anche in Italia. Vivono nelle torbiere. Utricularia può avere trappole con dimensioni ridottissime e vivere nelle pozzette che si formano nelle orme lasciate dai bovini o nel velo d'acqua presente sui muschi.

Bromeliaceae
Questa grande famiglia, che comprende molte specie epifite (che vivono su alberi) e terrestri, presenta una sola specie della quale è dimostrato il comportamento carnivoro. Si tratta di Brocchinia reducta che rappresenta pertanto l'unica specie carnivora conosciuta tra le monocotiledoni.

Specie carnivore in Sardegna
In Sardegna l'unica pianta carnivora presente allo stato spontaneo è Utricularia vulgaris, che vive nello stagno di Platamona, nei pressi di Sassari.

Fig. 1 Trappola ad aspirazione di Utricularia vulgaris (Ingrandita circa 10 volte). 1= porta; 2= pavimento; 3= velum; 4= setole sensitive; 5= ghiandole peduncolata; 6=antenne; 7= camera interna con peli stellati; 8=rostro. Tratto da Foggi (1994).

 

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