Cos'è la fotosintesi clorofilliana, come funziona? Regno delle Piante

Una volta trattate le diverse classificazioni che ci permettono di suddividere tutti gli esseri viventi in "regni"  (leggi classificazione animali e vegetali), proviamo a concentrarci su uno in particolare, il regno delle piante.

Quali sono le differenze con gli animali, come "funzionano" i vegetali, che cos'è la fotosintesi clorofilliana. Domande alle quali cercherò di dare risposte con spiegazioni semplici, adatte alla scuola primaria, elementare.

Prima di tutto, cosa distingue una pianta da un animale?
Un albero non si muove, mentre un cane, un pesce, l'uomo, sì.
La pianta è definita "autotrofa", cioè si produce il cibo in modo autonomo, mentre gli animali devono procurarselo.

I vegetali possono crescere senza limiti, ogni giorno, ogni anno, per tutta la durata della propria esistenza; un melo può restare piccolissimo (tipo bonsai) o diventare molto grande (tutto dipende dal territorio che lo circonda, dalle risorse a disposizione, l'acqua, lo spazio, la luce...); invece gli animali, tranne rare eccezioni, raggiungono una forma prestabilita (un cane diventerà grande come gli altri della sua razza, così come i cavalli, le aquile, gli squali... ).

Queste sono solo alcune delle differenze, quelle più ovvie. Le altre, che trovate nel testo segnalato ad inizio pagina, non sono visibili, poiché riguardano la formazione delle cellule.

Le piante sono molto più semplici, per quanto riguarda le loro funzioni, rispetto agli animali, ma... c'è un "ma": fanno qualcosa di straordinario, attraverso la fotosintesi, che rende possibile la vita sulla nostra Terra, come spiegherò tra poco. Prima, però, cerchiamo di capire come è fatta una pianta.

La pianta è formata da una base, solitamente situata sotto terra, ossia le "radici", da un "tronco", visibile in superficie e dalle "foglie", che costituiscono la chioma dell'albero.

Sarà tutto più chiaro osservando il seguente schema:

Suddivisione della pianta in radici, fusto e foglie

Partendo dal basso, abbiamo le radici. Esse crescono sotto terra alla ricerca di risorse come l'acqua. Non solo, fanno anche in modo che l'albero, man mano che diventerà più grande, possa contare su una base solida, per non cadere, rimanere "in piedi", e resistere alle inondazioni, ai forti venti, ai temporali. Un po' come i nostri piedi, senza i quali sarebbe difficile mantenere l'equilibrio.

L'acqua assorbita dalle radici viene fatta salire lungo il tronco. Esso, oltre a fare da supporto alla chioma, alla parte superiore della pianta, funziona quindi anche da canale e trasporta l'acqua verso le foglie.

Infine, le foglie, formate da una sostanza verde chiamata clorofilla, fanno il miracolo. Esse, infatti, riescono a catturare i raggi solari e ad assorbire l'anidride carbonica presente nell'aria. Dopodiché, grazie all'acqua che arriva dalle radici, uniscono questi tre elementi (acqua, sole, anidride carbonica) e producono zuccheri (ad esempio i frutti, come le mele, le pere, l'uva), amido e ossigeno.

Questo straordinario fenomeno è reso possibile con la fotosintesi clorofilliana, una funzione che solo i vegetali possono avere e senza la quale nessun animale sarebbe nato o potrebbe vivere sul nostro pianeta. Nella fotosintesi c'è l'essenza della vita, ed è quindi importante capire come funzioni.

Spiegazione semplice (e chimica) della fotosintesi clorofilliana

Ecco una spiegazione semplice della fotosintesi clorofilliana, alla quale aggiungo anche due nozioni basilari per capire cosa avviene chimicamente.

La nostra foglia, in pratica, assorbe acqua e anidride carbonica. Grazie ai raggi solari, scompone, trasforma, queste due risorse in altre completamente diverse: zuccheri (frutta ad esempio) e ossigeno.

Osservate il seguente schema, dove è possibile trovare i protagonisti dell'intero processo.

Fotosintesi clorofilliana. Schema semplice con formule chimiche

Definiamo l'acqua che arriva alle foglie con la formula chimica H2O (due atomi di idrogeno e uno di ossigeno), mentre l'anidride carbonica assorbita (o diossido di carbonio), con CO2 (un atomo di carbonio e due di ossigeno).

Prendiamo 6 molecole, sia di acqua che di anidride carbonica, ottenendo, rispettivamente, 6(H2O) e 6(CO2).

Ora, una volta che i raggi del sole arrivano alla foglia, questa, attraverso la fotosintesi, utilizza l'energia solare per "giocare al piccolo chimico". Infatti, scomponendo le molecole e ricomponendole a suo piacimento, riesce a creare glucosio (sei atomi di carbonio, dodici di idrogeno e sei di ossigeno) e ossigeno (due atomi di ossigeno).

Per avere questo risultato servono, come scritto prima, 6 molecole. In formula, potremmo scrivere:

6(CO2) + 6(H2O)   =(azione raggi solari)=   C6 H12 O6 + 6(O2)

Anidride Carbonica + Acqua   =   Glucosio (zuccheri) + Ossigeno

Scomposizione chimica

In pratica, moltiplicando per sei, nella prima molecola abbiamo 6 atomi di carbonio (che vanno dall'anidride al glucosio), 12 atomi di ossigeno (che vanno dall'anidride all'ossigeno prodotto e liberato dalla foglia); nella seconda molecola, invece, otteniamo 12 atomi di idrogeno (che vanno dall'acqua al glucosio) e 6 atomi di ossigeno (che vanno dall'acqua al glucosio).

Perciò, tutto torna, la nostra foglia ha fatto il suo dovere senza perdere nemmeno un singolo atomo e producendo frutta (ma anche grano, frumento, riso...) e ossigeno, quanto ci serve per vivere (potrebbe interessarti il seguente argomento: Quanti anni ha l'ossigeno? Quando è apparso sulla Terra?).

Prima ho accennato al fatto che le piante assorbono anidride carbonica. Questo processo avviene solo di giorno, quando c'è luce, poiché serve a completare la fotosintesi. Ma la pianta non è egoista, non prende solo. Quando consuma anidride carbonica, in cambio fornisce l'ambiente di un gas fondamentale, senza il quale non potremmo vivere, l'ossigeno.

Di notte, invece, visto che non c'è luce e non si può fare la fotosintesi, le piante invertono il processo: prendono ossigeno e producono anidride carbonica, esattamente come fanno gli animali 24 ore su 24, per tutta la vita.

Le piante, riassumendo, cambiano due volte al giorno il metodo di "respirazione":

• di giorno producono ossigeno e assorbono anidride carbonica
• di notte producono anidride carbonica e assorbono ossigeno

Gli animali, invece, compreso l'uomo, consumano ossigeno e producono anidride carbonica, sempre. Non sono in grado di produrre ossigeno.

Questo aspetto fa pensare. Le piante, da questo punto di vista, sono più indipendenti degli animali. Anche se si trovassero in un luogo ristretto, basterebbe un pezzo di terra, il sole e dell'acqua per vivere. Infatti possono provvedere autonomamente sia all'ossigeno che all'anidride carbonica.

Se ti interessa l'argomento, potresti leggere anche Riproduzione delle piante e funzioni delle foglie (tessuti e stomi).

Approfondimento sulle cellule

Ora sappiamo che le piante crescono in continuazione. Questo processo funziona nel seguente modo. Esse sono formate da cellule meristematiche, la cui caratteristica è quella di dividersi continuamente, creando cellule sempre nuove. Appena nate, le cellule, si mettono alle estremità dei rami e delle radici, in modo tale da far allungare "braccia e piedi" dell'albero; ma si collocano anche sulla superficie del tronco, che così cresce di diametro.