Nel passato ci si basava sull'esperienza dell'agricoltore che in campo osservava le piante e determinava la necessità o meno di irrigare. Da alcuni anni si sono aggiunti nuovi strumenti tecnologici. Satelliti e droni sorvolano i campi intercettando la luce riflessa dalle piante e da questo dato, elaborato opportunamente nel famoso indice Ndvi, si risale allo stato di salute della coltura.
Queste analisi tuttavia sono in grado di mettere in allarme l'agricoltore quando il danno è già fatto. Individuano infatti le piante che sono già in uno stato di stress idrico, ma questa è una condizione che bisognerebbe cercare di evitare, piuttosto che intervenire successivamente per ripristinare una corretta idratazione.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit) di Boston hanno messo a punto uno strumento innovativo che potrebbe permettere alle piante di inviare un messaggio di allarme non appena la percentuale di acqua contenuta nei tessuti non è soddisfacente.
Tutto si basa sugli stomi, piccoli pori presenti sulla pagina inferiore delle foglie, che fungono da sistema di respirazione della pianta. Durante il giorno gli stomi si aprono e permettono il passaggio verso l'esterno di vapore acqueo e ossigeno, e verso l'interno di anidride carbonica. Il vapore acqueo è essenziale alla pianta per mantenere una temperatura ottimale soprattutto durante i mesi estivi, quando l'irraggiamento solare è forte e i vegetali devono disperdere energia attraverso l'evotraspirazione.
I ricercatori del Mit hanno utilizzato un inchiostro fatto di nanotubi di carbonio, in grado di condurre elettricità. Questo inchiostro è stato 'stampato' a cavallo di uno stoma. Quando le due membrane sono serrate il circuito è chiuso e l'elettricità passa liberamente. Quando invece lo stoma si apre per la respirazione il circuito si interrompe, l'elettricità non passa e dunque i ricercatori sanno che la pianta sta 'respirando'.
Grazie al circuito stampato sulle foglie i ricercatori sono in grado
di sapere quando gli stomi sono aperti
(Fonte foto: Mit)
Studiando i periodi di apertura e chiusura degli stomi per i ricercatori è stato possibile analizzare il comportamento delle piante in situazioni di normalità e di stress. La rivoluzione è la capacità di indagare lo stato di salute minuto per minuto a livello della singola foglia. Monitoraggio reso possibile dalla capacità di creare questi microcircuiti in grado di seguire puntualmente il comportamento degli stomi, che possono variare in densità da cento a mille per millimetro quadrato.
Studiando una pianta ornamentale, lo Spatafillo, i ricercatori del Mit hanno scoperto che gli stomi di questo particolare vegetale impiegano sette minuti ad aprirsi se esposti alla luce solare e invece impiegano 53 minuti a chiudersi una volta sopraggiunto il buio. Ma questa condizione cambia se la pianta non ha accesso ad abbondante risorsa idrica. In queste condizioni gli stomi impiegano 25 minuti ad aprirsi e 45 minuti per chiudersi.
I ricercatori hanno usato uno stampo per applicare
l'inchiostro sugli stomi
(Fonte foto: Mit)
Certo, non tutte le piante sono uguali, ma studiando il comportamento delle diverse colture e delle specifiche cultivar, è possibile individuare dei range all'interno dei quali il metabolismo della pianta può essere considerato normale e altri in cui invece la pianta si avvicina a condizioni di stress.
"Questo è il più precoce indicatore di disidratazione che esiste fino ad oggi in agricoltura", ha dichiarato Michael Strano, ricercatore del Mit e tra gli autori dello studio pubblicato sulla rivista scientifica Lab on a Chip. "E' difficile ottenere le stesse informazioni in altri modi. Puoi mettere dei sensori nel terreno o puoi fotografare i campi con droni e satelliti. Ma non saprai mai davvero qual è il reale stato di idratazione di una pianta".
Certo, applicare questi microcircuiti su tutte le foglie di un campo è impossibile, ma basta individuare delle piante campione che fungano da sentinella e inviino un allarme quando in fase di stress. In questo modo l'agricoltore può prontamente intervenire per irrigare la coltura senza aspettare che le piante entrino in uno stato di sofferenza.