Impianti, come animali e altri organismi, devono adattarsi ai loro ambienti in costante cambiamento. Mentre animali sono in grado di trasferirsi da un luogo all'altro quando le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, le piante non sono in grado di fare lo stesso. Essendo sessili (incapaci di muoversi), le piante devono trovare altri modi di gestire condizioni ambientali sfavorevoli. Tropismi vegetali sono meccanismi attraverso i quali le piante si adattano ai cambiamenti ambientali. Un tropismo è una crescita verso o lontano da uno stimolo. Gli stimoli comuni che influenzano la crescita delle piante includono luce, gravità, acqua e tatto. I tropismi vegetali differiscono da altri movimenti generati dallo stimolo, come ad esempio movimenti nastici, in quanto la direzione della risposta dipende dalla direzione dello stimolo. Movimenti nastici, come il movimento delle foglie piante carnivore, sono iniziati da uno stimolo, ma la direzione dello stimolo non è un fattore nella risposta.
I tropismi vegetali sono il risultato di
crescita differenziale. Questo tipo di crescita si verifica quando le cellule in un'area di un organo vegetale, come uno stelo o una radice, crescono più rapidamente delle cellule nell'area opposta. La crescita differenziale delle cellule dirige la crescita dell'organo (stelo, radice, ecc.) E determina la crescita direzionale dell'intera pianta. Ormoni vegetali, come auxine, si ritiene che contribuiscano a regolare la crescita differenziale di un organo vegetale, causando la curva o la piegatura della pianta in risposta a uno stimolo. La crescita nella direzione di uno stimolo è nota come tropismo positivo, mentre la crescita lontano da uno stimolo è nota come a tropismo negativo. Le risposte tropicali comuni nelle piante includono phototropism, gravitropismo, thigmotropism, hydrotropism, thermotropism e chemotropism.phototropism è la crescita direzionale di un organismo in risposta alla luce. La crescita verso la luce o il tropismo positivo è dimostrata in molte piante vascolari, come ad esempio angiosperme, ginnosperme e felci. Gli steli di queste piante mostrano un fototropismo positivo e crescono nella direzione di una fonte di luce. fotorecettori in cellule vegetali rileva la luce e gli ormoni vegetali, come le auxine, sono diretti verso il lato dello stelo più lontano dalla luce. L'accumulo di auxine sul lato ombreggiato dello stelo provoca l'allungamento delle cellule in quest'area a una velocità maggiore rispetto a quelle sul lato opposto dello stelo. Di conseguenza, lo stelo si curva nella direzione lontano dal lato delle auxine accumulate e verso la direzione della luce. Steli di piante e le foglie dimostrare fototropismo positivo, mentre le radici (per lo più influenzate dalla gravità) tendono a dimostrare fototropismo negativo. Da fotosintesi direzione organelli, noto come cloroplasti, sono più concentrati nelle foglie, è importante che queste strutture abbiano accesso alla luce solare. Al contrario, le radici hanno la funzione di assorbire acqua e sostanze nutritive minerali, che hanno maggiori probabilità di essere ottenute sottoterra. La risposta di una pianta alla luce aiuta a garantire che si ottengano risorse che preservano la vita.
eliotropismo è un tipo di fototropismo in cui alcune strutture vegetali, in genere steli e fiori, seguono il percorso del sole da est a ovest mentre si muove attraverso il cielo. Alcune piante elotropiche sono anche in grado di riportare i loro fiori verso est durante la notte per assicurarsi che siano rivolti verso il sole quando sorge. Questa capacità di tracciare il movimento del sole si osserva nelle giovani piante di girasole. Man mano che maturano, queste piante perdono la loro capacità eliotropica e rimangono rivolte verso est. L'eliotropismo favorisce la crescita delle piante e aumenta la temperatura dei fiori rivolti verso est. Ciò rende le piante eliotropiche più attraenti per gli impollinatori.
tigmotropismo descrive la crescita delle piante in risposta al contatto o al contatto con un oggetto solido. Il thigmostropism positivo è dimostrato da piante rampicanti o viti, che hanno strutture specializzate chiamate viticci. Un viticcio è un'appendice filiforme usata per il gemellaggio attorno a strutture solide. Una foglia, stelo o picciolo di pianta modificata può essere un viticcio. Quando un viticcio cresce, lo fa in modo girevole. La punta si piega in varie direzioni formando spirali e cerchi irregolari. Il movimento del viticcio in crescita sembra quasi che la pianta stia cercando un contatto. Quando il viticcio entra in contatto con un oggetto, vengono stimolate le cellule epidermiche sensoriali sulla superficie del viticcio. Queste cellule segnalano al viticcio di avvolgersi attorno all'oggetto.
L'avvolgimento del viticcio è il risultato di una crescita differenziale poiché le cellule non in contatto con lo stimolo si allungano più velocemente delle cellule che entrano in contatto con lo stimolo. Come nel fototropismo, le auxine sono coinvolte nella crescita differenziale dei viticci. Una maggiore concentrazione dell'ormone si accumula sul lato del viticcio non a contatto con l'oggetto. Il gemellaggio del viticcio fissa la pianta all'oggetto fornendo supporto alla pianta. L'attività delle piante rampicanti fornisce una migliore esposizione alla luce per la fotosintesi e aumenta anche la visibilità dei loro fiori impollinatori.
Mentre i viticci mostrano un thigmotropismo positivo, le radici possono esibire thigmotropism negativo a volte. Quando le radici si estendono nel terreno, spesso crescono nella direzione lontana da un oggetto. La crescita delle radici è principalmente influenzata dalla gravità e le radici tendono a crescere sottoterra e lontano dalla superficie. Quando le radici entrano in contatto con un oggetto, cambiano spesso la loro direzione verso il basso in risposta allo stimolo di contatto. Evitare gli oggetti consente alle radici di crescere senza ostacoli attraverso il suolo e aumenta le loro possibilità di ottenere nutrienti.
gravitropismo o geotropismo è la crescita in risposta alla gravità. Il gravitropismo è molto importante nelle piante in quanto dirige la crescita delle radici verso l'attrazione della gravità (gravitropismo positivo) e la crescita dello stelo nella direzione opposta (gravitropismo negativo). L'orientamento della radice di una pianta e del sistema di tiro alla gravità può essere osservato nelle fasi di germinazione in una piantina. Quando la radice embrionale emerge dal seme, cresce verso il basso nella direzione della gravità. Se il seme dovesse essere girato in modo tale che la radice punti verso l'alto dal suolo, la radice si curverà e si orienterà di nuovo verso la direzione dell'attrazione gravitazionale. Al contrario, il germoglio in via di sviluppo si orienta contro la gravità per una crescita verso l'alto.
Il tappo della radice è ciò che orienta la punta della radice verso l'attrazione della gravità. Chiamate cellule specializzate nel tappo della radice statocytes sono ritenuti responsabili del rilevamento della gravità. Gli statociti si trovano anche negli steli delle piante e contengono organelli chiamato amiloplasti. amiloplasti funziona come magazzini di amido. I grani di amido densi causano sedimenti di amiloplasti nelle radici delle piante in risposta alla gravità. La sedimentazione amiloplastica induce il tappo della radice a inviare segnali a un'area della radice chiamata zona di allungamento. Le cellule nella zona di allungamento sono responsabili della crescita delle radici. L'attività in quest'area porta a una crescita e curvatura differenziale nella radice che dirige la crescita verso il basso verso la gravità. Se una radice viene spostata in modo tale da modificare l'orientamento degli staticiti, gli amiloplasti si reinseriranno nel punto più basso delle cellule. I cambiamenti nella posizione degli amiloplasti sono rilevati dagli staticiti, che quindi segnalano la zona di allungamento della radice per regolare la direzione della curvatura.
Le auxine svolgono anche un ruolo nella crescita direzionale delle piante in risposta alla gravità. L'accumulo di auxine nelle radici rallenta la crescita. Se una pianta viene posizionata orizzontalmente su un lato senza esposizione alla luce, le auxine si accumuleranno il lato inferiore delle radici con conseguente crescita più lenta su quel lato e curvatura verso il basso del radice. In queste stesse condizioni, si esibirà il gambo della pianta gravitropismo negativo. La gravità causerà l'accumulo di auxine sul lato inferiore dello stelo, che indurrà le cellule su quel lato ad allungarsi a una velocità maggiore rispetto alle cellule sul lato opposto. Di conseguenza, il tiro si piegherà verso l'alto.
Hydrotropism è la crescita direzionale in risposta alle concentrazioni d'acqua. Questo tropismo è importante nelle piante per la protezione dalle condizioni di siccità attraverso l'idrotropismo positivo e dall'eccessiva saturazione dell'acqua attraverso l'idrotropismo negativo. È particolarmente importante per le piante aride biomi essere in grado di rispondere alle concentrazioni d'acqua. I gradienti di umidità sono rilevati nelle radici delle piante. Il cellule sul lato della radice più vicino alla fonte d'acqua sperimentano una crescita più lenta rispetto a quelli sul lato opposto. L'ormone vegetale acido abscisico (ABA) svolge un ruolo importante nell'indurre una crescita differenziale nella zona di allungamento delle radici. Questa crescita differenziale fa crescere le radici verso la direzione dell'acqua.
Prima che le radici delle piante possano esibire idrotropismo, devono superare le loro tendenze gravitrofiche. Ciò significa che le radici devono diventare meno sensibili alla gravità. Gli studi condotti sull'interazione tra gravitropismo e idrotropismo nelle piante indicano che l'esposizione a un gradiente d'acqua o la mancanza di acqua può indurre le radici a manifestare idrotropismo gravitropismo. In queste condizioni, gli amiloplasti negli staticiti radicali diminuiscono di numero. Meno amiloplasti significa che le radici non sono influenzate dalla sedimentazione amiloplastica. La riduzione dell'amiloplasto nei cappucci delle radici aiuta a consentire alle radici di superare l'attrazione della gravità e muoversi in risposta all'umidità. Le radici in terreni ben idratati hanno più amiloplasti nei loro cappucci delle radici e hanno una risposta molto maggiore alla gravità che all'acqua.
Altri due tipi di tropismi vegetali comprendono termotropismo e chemiotropismo. Thermotropism è la crescita o il movimento in risposta a variazioni di calore o temperatura, mentre chemotropism è la crescita in risposta a sostanze chimiche. Le radici delle piante possono presentare termotropismo positivo in un intervallo di temperatura e termotropismo negativo in un altro intervallo di temperatura.
Le radici delle piante sono anche organi altamente chemotropici in quanto possono rispondere positivamente o negativamente alla presenza di determinati prodotti chimici nel suolo. Il chemiotropismo radicale aiuta una pianta ad accedere al suolo ricco di nutrienti per migliorare la crescita e lo sviluppo. L'impollinazione nelle piante da fiore è un altro esempio di chemiotropismo positivo. Quando un polline il grano atterra sulla struttura riproduttiva femminile chiamata stigma, il grano di polline germina formando un tubo pollinico. La crescita del tubo pollinico è diretta verso l'ovaio dal rilascio di segnali chimici dall'ovaio.