Lo stress abiotico è un termine usato per descrivere i fattori non viventi che influenzano negativamente gli organismi viventi. Gli animali possono essere colpiti dallo stress abiotico, ma le piante sono più vulnerabili in quanto non sono in grado di spostarsi in un ambiente meno stressante. I fattori di stress biotico includerebbero parassiti e malattie degli insetti, mentre lo stress abiotico delle piante deriva da fattori ambientali. Questi possono essere legati al clima – siccità, temperature estreme e vento, per esempio – oa fattori chimici nel suolo o nell’atmosfera.
Le piante mostrano una serie di risposte e adattamenti che contribuiscono a determinare la tolleranza allo stress abiotico. Alcuni di questi comportano cambiamenti strutturali o chimici, mentre altri comportano la restrizione del periodo di crescita in base alle condizioni. In alcuni casi, si sono sviluppate relazioni simbiotiche come risposta agli stress.
La siccità è una delle forme di stress più comuni incontrate dalle piante e coloro che vivono in aree aride o semiaride hanno sviluppato diverse strategie per affrontarla. Uno di questi è la succulenza. Steli e foglie spessi e carnosi possono immagazzinare grandi quantità di acqua e ridurre il rapporto tra superficie e volume della pianta, riducendo al minimo la perdita d’acqua per evaporazione. Un rivestimento ceroso sugli steli e sulle foglie riduce anche l’evaporazione. Alcune piante non succulente possono avere lunghe radici che si estendono verso il basso fino alle acque sotterranee.
Le piante a volte possono adattarsi a stress stagionali o periodici semplicemente avendo un breve ciclo di vita che è programmato per coincidere con le condizioni più favorevoli. Ad esempio, una pianta può germogliare, maturare, fiorire e produrre semi durante una breve stagione delle piogge all’interno di un anno altrimenti secco, oppure può rimanere dormiente in un tubero sotterraneo per lunghi periodi, emergendo dopo la pioggia per completare rapidamente il suo ciclo di vita. Nelle aree temperate, il suolo delle foreste durante i mesi estivi può essere privo di luce per la fotosintesi, quindi le piante forestali a bassa crescita possono completare rapidamente i loro cicli di vita durante la primavera, prima che la chioma della foresta abbia sviluppato una fitta chioma.
Lo stress abiotico può derivare da fattori del suolo. Un alto contenuto di sale può essere letale per molte piante, ma alcune – note come alofite – si sono adattate alle condizioni salmastre, che si trovano sia nelle zone costiere, come le barene, sia nelle zone aride interne dove l’elevata evaporazione tende a concentrare i sali originari nel contenuto di minerali del suolo. Queste piante possono espellere il sale dalle loro foglie o immagazzinarlo all’interno delle loro cellule in corpi noti come vacuoli in modo che sia tenuto separato dal citoplasma cellulare. Anche le carenze di nutrienti o la presenza di sostanze tossiche come i metalli pesanti nel suolo possono provocare stress abiotici.
L’inquinamento atmosferico può essere un’altra fonte di stress. L’anidride solforosa e gli ossidi di azoto derivanti dalla combustione di combustibili fossili possono provocare piogge acide, che possono danneggiare il fogliame delle piante sensibili. La pioggia acida può anche ridurre il pH del suolo, danneggiando o uccidendo le piante che non sono adatte alle condizioni acide.
Si ritiene che il cambiamento climatico sia una delle principali fonti di stress abiotico per le colture. Il cambiamento dei modelli di temperatura e precipitazioni sta avendo un impatto sulla coltivazione di cibo e altre colture, con alcune aree precedentemente produttive che soffrono di siccità, inondazioni o temperature estreme. Al fine di alleviare l’impatto economico dei fallimenti colturali, sono in corso ricerche per lo sviluppo, attraverso l’allevamento o l’ingegneria genetica, di piante coltivate più resistenti a queste forme di stress.