La fotosintesi clorofilliana è il processo mediante il quale le piante usano l’energia della luce per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in glucosio, rilasciando come sottoprodotto l’ossigeno da cui dipende la maggior parte della vita.
In assenza di luce, il processo di respirazione è l’opposto della fotosintesi e prende il nome di respirazione. In questo caso le sostanze organiche vengono scomposte in presenza di ossigeno per rilasciare energia. Questa viene utilizzata per portare avanti le reazioni chimiche dalle quali dipende il metabolismo. L’anidride carbonica viene rilasciata come sottoprodotto. Questi processi sono una parte vitale della crescita delle piante. L’introduzione di luce ad alta intensità e di maggiori quantità anidride carbonica, produce un aumento significativo dell’attività fotosintetica, creando così una spinta alla crescita e alla vitalità delle piante. La fotosintesi attiva è ciò che fa la differenza tra piante acquatiche sane e quelle che sono semplicemente sopravvissute.
Il glucosio
Il glucosio, un carboidrato formato dalla fotosintesi viene utilizzato dalla pianta come combustibile per costruire foglie, fiori, frutta e semi. Le quantità in eccesso sono immagazzinate nelle radici, nei gambi e nelle foglie sotto forma di amido che costituisce una riserva. Il glucosio viene anche convertito in cellulosa, che viene utilizzato come materiale strutturale nella costruzione delle pareti cellulari.
Dove avviene la fotosintesi clorofilliana
La fotosintesi delle piante avviene nelle foglie e nei gambi verdi, all’interno di strutture cellulari chiamate cloroplasti. Ogni foglia ha decine di migliaia di cellule e ogni cellula contiene da 40 a 50 cloroplasti. Ogni singolo cloroplasto è diviso da membrane in compartimenti a forma di disco chiamati tilacoidi. Incorporati nelle membrane dei tilacoidi, ci sono centinaia di strutture deputate a svariate funzioni, tra le quali le antenne (contenenti il pigmento clorofilla), che assorbono l’energia luminosa e la rendono disponibile per i passaggi successivi, e diversi enzimi, come il fotosistema II, che hanno come scopo finale la produzione di molecole di ATP.
Le fasi della fotosintesi clorofilliana
La fotosintesi è un processo molto complesso che non è stato ancora completamente compreso. In termini semplici ci sono due fasi.
- Primo stadio
La reazione dipendente dalla luce: il cloroplasto intrappola l’energia della luce e la converte in energia chimica contenuta in due molecole: NADPH (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato) e ATP (adenosina trifosfato). - Secondo stadio
Chiamato reazione indipendente dalla luce. L’NADPH fornisce gli ioni di idrogeno che serviranno a formare il glucosio e l’ATP fornisce l’energia per questa e altre reazioni. Tutto questo spiega il significato letterale del termine fotosintesi: costruire con la luce.
Affinché la fotosintesi possa avere luogo, devono essere presenti due cose: luce e anidride carbonica. Molte delle piante che usiamo negli acquari provengono da un habitat naturale in cui crescono in forma emersa o hanno una crescita fluttuante sulla superficie dell’acqua, dove la luce è più intensa e l’anidride carbonica viene prelevata direttamente dall’atmosfera.
Quindi senza livelli elevati di luce e di anidride carbonica queste piante non possono raggiungere un adeguato tasso di fotosintesi. Le piante che crescono per tutta la loro vita sott’acqua si sono evolute per crescere in condizioni in cui sia la luce che l’anidride carbonica potrebbero essere difficili da reperire. Alcune piante possono assorbire il biossido di carbonio dai sedimenti presenti a livello delle radici. I sedimenti possono essere ricchi di carbonio sotto forma di materiale organico, che, decomposto dai batteri, può liberare CO2. Un’altra possibile fonte di anidride carbonica sono i carbonati disciolti in acqua, ai quali alcune piante (come l’Egeria densa) possono accedere in caso di scarse concentrazioni di CO2 gassosa.
I regolatori della fotosintesi clorofilliana
Alcuni ioni svolgono il ruolo di regolatori e sono in grado di modulare la capacità fotosintetica delle piante. Per esempio, il potassio regola l’apertura e la chiusura degli stomi (i pori attraverso i quali le foglie scambiano anidride carbonica (CO 2 ), vapore acqueo e ossigeno (O 2)). Il corretto funzionamento degli stomi è essenziale per la fotosintesi. Gli stomi regolano il trasporto di acqua e nutrienti e il raffreddamento delle piante. Un altro esempio è dato dalla clorofilla, nella cui molecola è presente un atomo di ferro. Se questo non è disponibile in quantità sufficiente, le foglie perdono progressivamente il loro colore verde, diventando gialle e riducendo in modo significativo la loro capacità fotosintetica.
La fotosintesi clorofilliana in acquario
Cosa significa tutto questo per un acquariofilo e per il suo acquario piantumato? Comprendendo le basi di come funziona questo processo, possiamo riconoscere i segnali che ci indicano se la strada intrapresa è quella giusta o se invece dobbiamo apportare dei miglioramenti per avere una migliore crescita delle piante ed un ambiente in vasca più sano.
Sarebbe possibile utilizzare come fonte di CO2 la decomposizione del sedimento contenuto nel substrato. Ciò si ottiene consentendo alle sostanze organiche di accumularsi, non sifonando il fondo regolarmente. Anche se tutto ciò può sembrare il contrario di quello che ci è stato insegnato nella cura di base dell’acquario, può essere fatto tranquillamente entro limiti comunque ragionevoli per la vita in vasca. Resta il fatto che la produzione di carbonio inorganico attraverso questo sistema risulta essere meno efficiente rispetto ad un’immissione diretta. Risultati molto più positivi si possono ottenere avendo una fonte di luce abbastanza intensa e aggiungendo una fonte di anidride carbonica gassosa all’acqua: ciò avrà per le piante un effetto positivo immediato.
Somministrare CO2 in acqua tenera richiede particolare attenzione rispetto alle dosi, in quanto la bassa concentrazione di carbonati, che hanno un effetto tampone, rende suscettibile il pH a sbalzi che potrebbero rendere instabile il sistema. La filtrazione meccanica, i cambi occasionali dell’acqua e una buona circolazione della stessa, con un carico organico dei pesci da basso a moderato manterranno il sistema in equilibrio. Le piante dovrebbero essere lasciate indisturbate il più possibile. Lo sradicamento costante o la riorganizzazione del substrato rilasceranno sostanze organiche in decomposizione e possibili agenti patogeni nella colonna d’acqua.
Il Pearling
Il “Pearling” è il termine usato per descrivere le foglie che rilasciano ossigeno durante le ore di luce ed è un indicatore del tasso fotosintetico delle piante in crescita. In condizioni di illuminazione soffusa, è molto meno probabile che si vedano flussi significativi di bolle. L’aumento dell’intensità della luce (non della durata) e l’aumento dei livelli di CO 2 aumenteranno notevolmente l’attività del pearling. Più intensi sono i flussi di bolle, più veloce è il tasso di fotosintesi, e tutto ciò è un chiaro segno che tutto è sano.
