La Luce e la Vita
Il Sole: la fonte di energia che permette la vita sulla Terra. Uno dei principali utilizzatori di questa
risorsa sono le piante, attraverso il meccanismo della fotosintesi. Il cibo che mangiamo, i combustibili
fossili che usiamo sono il prodotto di questo processo, che converte l’energia solare in energia chimica
che può essere usata dagli organismi biologici. La forma più nota è rappresentata dalla fotosintesi
clorofilliana: la radiazione solare, assorbita dai pigmenti delle foglie, ad esempio dalla clorofilla,
permette una reazione chimica in cui si trasforma anidride carbonica e acqua in glucosio e ossigeno,
quest’ultimo liberato dalle piante nell’ambiente.
epidermide
superiore
Radiazione solare
cellule
palizzata
cellule
dello
strato
spugnoso
acqua
prodotti
fotosintetici
fascio
vascolare
epidermide
inferiore
stoma
O2
cloroplasto
CO2
Una foglia è formata da tessuti racchiusi da cellule epidermiche trasparenti alla
luce. L’ossigeno, l’anidride carbonica e altri gas entrano nella foglia in prevalenza
attraverso speciali aperture: gli stomi. Ve ne possono essere anche 6 milioni per
foglia! I gas e il vapore acqueo riempiono gli spazi tra le cellule dello strato
spugnoso, uscendo ed entrando dalle cellule per diffusione. L’acqua, assorbita
tilacoidi
tilacoidi
Cortesia Govindjee, K. Hoober
dalle radici, entra nella foglia mediante il fasci vascolari. Gli zuccheri, prodotto della
fotosintesi, escono dalla foglia per la stessa via. Gran parte della fotosintesi
avviene nelle cellule a palizzata, poste subito sotto l’epidermide.
La radiazione solare, nell’intervallo visibile dello spettro elettromagnetico, viene catturata da antenne, formate da 500-1000 pigmenti
individuali, contenuti nelle cellule a palizzata. L’assorbimento della luce avviene, per la maggior parte delle piante, nel blu e nel rosso. Il
verde è riflesso: per questo le foglie sono, in genere, verdi. Gli organuli in cui avviene la fotosintesi sono i cloroplasti, contenuti nelle cellule
a palizzata. Questi, a loro volta, contengono i tilacoidi (le strutture laminari illustrate nell’immagine al microscopio elettronico). Qui avviene
il lavoro di trasformare l’anidride carbonica e l’acqua, utilizzando la luce come fonte di energia, in zuccheri: CO2 + 2H2O + energia
luminosa
(CH2O)n + O2 + H2O.
CO2 nell’atmosfera
La fotosintesi trasforma, ogni anno, in sostanze
organiche 200 miliardi di tonnellate di carbonio. Questo
fotosintesi
processo implica un colossale trasferimento di energia
dal Sole alla Terra. Questa energia si accumula
respirazione
inizialmente nelle piante verdi, ma viene poi distribuita a
tutti gli altri esseri viventi, compreso l'uomo. Anzi, come
consumatore di energia fotosintetica l'uomo occupa una
vegetazione
respirazione
combustione
humus
posizione speciale dato che ricorre ad essa non solo per
mangiare, ma anche per far funzionare le sue macchine:
le nostre principali fonti energetiche attuali (carbone e
combustibili fossili
sostanza organica disciolta
fondali oceanici
petrolio) sono di origine fotosintetica.
Il ciclo del carbonio. Le frecce indicano il movimento degli atomi di carbonio. La quantità di carbonio liberata dalla respirazione e dalla
combustione supera la quantità che viene fissata dalla fotosintesi. Questo processo, accentuato dalla crescente deforestazione è uno dei
responsabili dell’effetto serra.
Per saperne di più:
http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/ps/intro.html
http://ampere.scale.uiuc.edu/~m-lexa/scripts/cell.cgi
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