Pigmenti delle piante

Quali sostanze usano le piante per sfruttare la luce o proteggersi?

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I pigmenti fotosintetici delle piante, in acquariofilia, solitamente escono quando si parla delle esigenze di luce delle piante oppure quando esce qualche alga o si vede uno spot di cianobatteri e ci si chiede se sia colpa della luce.

Quindi via a domande del tipo:
Che necessità di luce hanno le piante d’acquario?
Bastano le luci da idroponica per coltivarle?
I LED fanno crescere le alghe?

Proviamo a fare qualche considerazione a riguardo, iniziando proprio dai pigmenti fotosintetici delle piante.

Pigmenti fotosintetici delle piante

Cercando un po’ in rete, solitamente si trova uno schema molto simile a questo:

Spettri assorbimento clorofille carotenoidi
Spettri di assorbimento delle clorofille e dei carotenoidi.

In questi schemi sono disegnati gli spettri di assorbimento delle clorofille e dei carotenoidi. Queste sostanze, presenti all’interno delle foglie delle piante, catturano l’energia luminosa del Sole che, opportunamente convertita attraverso una complessa sequenza di reazioni chimiche, viene utilizzata dalle piante per la loro crescita.

È quindi intuitivo supporre che dovremo fornire alle piante luce con lunghezze d’onda corrispondenti a quelle in cui le sostanze presenti all’interno della pianta riescono ad assorbirla. Ma vediamo un po’ queste sostanze.

Clorofille

Clorofilla A

La principale clorofilla è la clorofilla A, che riesce ad assorbire l’energia della luce violetto-blu e della luce arancio-rossa; riflette invece la luce giallo-verde (questo, tra l’altro, è il motivo per cui vediamo le piante verdi).

Poiché la clorofilla A non è in grado di assorbire completamente lo spettro luminoso, nelle piante sono solitamente presenti altri pigmenti che catturano l’energia dove la clorofilla A non è in grado.
Questi pigmenti, poi, trasferiscono l’energia alla clorofilla A – questo sistema è detto Complesso Antenna o LHC, Light Harvesting Complex (Complesso per la Raccolta della Luce).

Complesso antenna o LHC
Rappresentazione del Complesso Antenna.

Questo “doppio passaggio”, tuttavia, implica una minore efficienza, poiché per ogni passaggio perde energia.

Clorofilla B

La clorofilla B assorbe, invece, soprattutto la luce blu, ma a lunghezze d’onda leggermente superiori rispetto alla clorofilla A.
Da osservare che l’evoluzione ha portato alla non sovrapposizione degli spettri di assorbimento, ottimizzando i singoli pigmenti ed ampliando la parte di luce utilizzabile dalle piante!

La clorofilla B è di colore giallo; le piante ombrofile sono solitamente molto ricche di clorofilla B.

Clorofilla C

La clorofilla C si trova solamente in certe alghe marine, come le alghe brune (Phaeophyaceae) o le diatomee. Assorbe soprattutto la luce con lunghezze d’onda di circa 450 nm, ovvero la luce blu.

Sargasso
Il Sargasso è un’alga bruna.

Clorofilla D

La clorofilla D è presente nelle alghe rosse marine e nei cianobatteri. La clorofilla D assorbe il rosso “lontano”, ovvero non visibile dall’uomo. Il picco di assorbimento è attorno ai 710 nm.
È usata soprattutto da organismi adattati a vivere in acque poco profonde, dove la luce rossa riesce quindi ad arrivare poiché la luce rossa viene bloccata piuttosto facilmente dall’acqua.

Clorofilla F

La clorofilla F è stata scoperta solo alcuni anni fa, nel 2013 precisamente, ed assorbe ancora più in là, nello spettro del rosso e dell’infrarosso.
Data la scoperta recente, non si è ancora ben studiata la sua distribuzione.
Un nuovo studio [1] sembra evidenziare (almeno in certi cianobatteri) che la clorofilla F possa sostituirsi alla clorofilla A, in condizioni di scarsa illuminazione, assorbendo le lunghezze d’onda poco energetiche del vicino infrarosso.

Oltre alle clorofille, abbiamo anche altri pigmenti all’interno delle piante.

Dalia
Quale pigmento da il colore alla dalia?

Nel dettaglio: ficobiliproteine, carotenoidi e flavonoidi, per nominare solo quelli di interesse per l’acquario. Vediamoli!

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Diego Zennaro
Ho acquari in giro per casa da sempre, mi piace sperimentare, confrontare e, soprattutto, diffondere quello che ho trovato. Cerco sempre di comprendere i motivi per cui si fanno le cose e spero di trasmettere questo anche negli articoletti che scrivo :)Nel frattempo, provo a far diventare rossa qualche pianta e a cercarne sempre di nuove o particolari. Prima o poi riuscirò pure a posizionarle in maniera graziosa. Ultimamente i discus mi hanno un po' distratto da questa ricerca.