Prof. FERRUCCIO POLI - Università di Cagliari

La prima distinzione da fare è tra organismi vegetali ed organismi animali: la grande differenza sta nel modo di “nutrirsi”. Gli animali sono eterotrofi cioè si nutrono di sostanza organica di origine esterna, che poi trasformano in energia, Le piante invece sono autotrofe, cioè in grado di sintetizzare gli zuccheri e tutte le sostanze di cui hanno bisogno, partendo da acqua, anidride carbonica e sali minerali, grazie alla clorofilla che consente loro di utilizzare l'energia fotochimica della luce solare. Producono cioè della sostanza organica partendo da sostanza inorganica: la fotosintesi clorofilliana è infatti l'organicazione della anidride carbonica CO2 che ha come risultato zuccheri, amidi, cellulosa, proteine, lipidi ecc. Accade che le piante prendono l'acqua ed i sali minerali dal terreno attraverso le radici e li “agganciano alla C02 presa dall'aria (che ne contiene in media il 3%) attraverso le foglie per produrre tutto quanto serve alla vita vegetale.

Gli animali al contrario “respirano” cioè catturano l'ossigeno dall'aria (che ne contiene il 21%) per “bruciare” questi composti organici ossidandoli, e produrre energia.

I vegetali in virtù della fotosintesi mantengono costanti nell'aria queste due variabili: cosa essenziale per la nostra sopravvivenza.

La fotosintesi avviene a livello delle foglie, nella parte verde detta mesofillo che è costituita dalle cellule in cui si trovano i cloroplasti cioè i granuli di clorofilla.

Le foglie posseggono degli stomi, cioè aperture attraverso le quali entrano CO2 e ossigeno e ne fuoriescono acqua (come vapore) e gas vari.

La forma delle foglie è molto variabile e la posizione degli stomi lo è altrettanto. Nelle latifoglie si trovano in genere alla pagina inferiore, mentre nelle aghifoglie come il pino possono essere “sparsi” e radi sulla superficie degli aghi, che anche per questo dal punto di vista funzionale sono poco efficienti.

Gli stomi hanno la capacità di aprirsi o chiudersi a seconda delle esigenze fotosintetiche e delle condizioni ambientali.

L'energia necessaria alla fotosintesi viene fornita dal sole. Il 10% della radiazione che colpisce la foglia viene riflessa; il 5% viene assorbita dalla clorofilla; altrettanta viene trasmessa ai tessuti vicini, ma la maggior parte, l'80%, viene trasformata in calore.

Nel trasformare l'acqua in vapore e con la successiva traspirazione la foglia dissipa questo calore assorbito e mantiene la propria temperatura.

Non tutta la luce ha uguale effetto sulla fotosintesi. Come noi la vediamo “bianca”, la luce èi n realtà scomponibile in uno spettro di colori, quelli dell'arcobaleno, e per la fotosintesi sono efficaci quelli nella fascia dell'azzurro e del rosso. Noi vediamo le foglie verdi proprio perché le componenti verde e gialle della luce non sono assorbite dalla clorofilla, ma riflesse.

Il processo della fotosintesi si compone in grandi linee di due fasi: una luminosa ed una oscura. La fase luminosa iniziale è quella in cui la clorofilla assorbe la luce, capta l'energia solare e la trasforma in energia chimica.

Nella fase oscura viene utilizzata questa energia per “elaborare” la CO2 e trasformarla mediante un ciclo di reazioni chimiche e biologiche in zuccheri complessi.

Ogni anno vengono fissate in questa maniera 70x10 9 tonnellate di CO2 e liberate altrettante di ossigeno. Questa enorme “operazione” avviene nelle foreste pluviali, nelle foreste temperate sempreverdi e in minor misura in quelle boreali, ma una buona parte avviene negli oceani ad opera delle alghe verdi.

L'attività fotosintetica è quanto mai mutevole in relazione alle diverse variabili ambientali o indotte dall'uomo, e merita prendere in considerazione i fattori che ne possono influenzare l'andamento.

Si tratta in genere di condizioni naturali. In giornate particolarmente soleggiate, quindi molto calde, la temperatura diventa un fattore limitante la fotosintesi. Nel pieno dell'estate infatti il livello della fotosintesi cala bruscamente.

Di notte o in giornate molto coperte, non si ha fotosintesi; quindi è la luce che diventa a sua volta un fattore limitante.

La stessa C02 diventa un fattore limitante quando in giornate calde e senza ventilazione la sua bassa concentrazione attorno alle foglie non consente la fotosintesi e quindi la pianta non cresce.

Consideriamo le variazioni di questi diversi parametri.

Per quanto concerne la luce, vediamo che le foglie possono adeguarsi alle diverse condizioni. L'adattamento è morfologico, cioè le foglie modificano il loro spessore, che è maggiore se colpite da intense radiazioni luminose e più sottile se in zona d'ombra, con un aumento in tal caso della superficie e della quantità di pigmenti per unità di volume. Applicato al bonsai questo comportamento fa sì che le foglie dei soggetti molto illuminati siano più rigide e piccole, mentre quelli con una esposizione meno favorevole le hanno più grandi, con internodi più lunghi.

Ogni specie ha le proprie esigenze. Il pino ad esempio ha delle necessità in lux, cioè in energia radiante, superiore a quelle del faggio.

Anche la fotosintesi ha un diverso andamento. Nelle foglie bene esposte essa cresce con l'aumentare della intensità luminosa. Al contrario nelle foglie poco illuminate l'attività cresce fino ad un certo livello per poi restare costante.

La crescita sarà perciò più vigorosa nelle piante esposte ad una irradiazione elevata, col vantaggio estetico di avere le foglie di minori dimensioni.

Se consideriamo la CO2 come fattore limitante vediamo che nelle giornate con temperatura elevata e ridotta ventilazione, ma con presenza di abbondante umidità, il suo ridotto apporto fa interrompere l'attività fotosintetica. Esiste comunque a questo effetto una correlazione stretta tra presenza di C02 e intensità di radiazione luminosa: l'incremento della attività clorofilliana è continuo se l'illuminazione è intensa e cresce la presenza di C02; ma cresce solo fino ad un certo limite se l'illuminazione è media, per fermarsi a livelli piuttosto bassi quando la luce è scarsa.

L'effetto limitante della temperatura varia a seconda delle specie vegetale.

Per le essenze dei nostri clima l'attività fotosintetica si avvicina all'optimum verso giugno— luglio, per calare quando la temperatura raggiunge i 35-40° e ridursi sempre più poi verso l'autunno. Il caldo elevato costringe infatti le foglie a chiudere gli storni per conservare l'acqua dei loro tessuti e a storni chiusi non c'è traspirazione né ingresso di CO2.

L'andamento della fotosintesi dipende ovviamente anche dall'eventuale danno che il freddo o il caldo possono provocare alle foglie. Un test di laboratorio illustra le diverse situazioni, analizzando il danno subito dalle varie piante dopo esposizione per 2 ore alle diverse temperature.

Per le specie tropicali ad esempio oscillano tra +5 e -2 i limiti della temperatura minima entro cui il 50% delle foglie è ancora vitale. Rispetto alle temperature più elevate queste piante possono invece resistere fino a 45°/55° senza che il 50% delle loro foglie subisca un danno irreversibile.

I limiti per le piante subtropicali sono tra –5°/-14° e i 55°/60°.

Le essenze della fascia mediterranea sopportano per due ore da –6° a –15° e ancora da 55°/60°.

Lo stesso parametro tecnico per le conifere sempreverdi va da –40° a –90° e al massimo da 44° a 50°. Tutto questo significa che le piante, pur di sopravvivere, sono in grado di adattarsi notevolmente alle condizioni ambientali, per realizzare quel minimo di fotosintesi di cui non possono fare a meno.

Essenziale resta sempre la disponibilità di acqua se li pianta è in stress idrico chiude gli storni. Non perdere acqua vuoi dire vivere; non fare fotosintesi vuol solo dire restare in uno stato di latenza, quindi la pianta prima pensa a sopravvivere poi all'attività fotosintetica. Ormoni, concentrazione di C02, ecc. sono alcuni tra i tanti parametri che influenzano l'apertura degli storni e quindi la fotosintesi.

Il Prof. Poli ha aperto ad Arcobonsai un'altra pagina del grande libro della natura vegetale.