Dando per scontate le conoscenze di base sulla fotosintesi e sulle reazioni in essa svolte possiamo preoccuparci di un aspetto più pratico , ovvero la misurazione in campo degli scambi gassosi nella foglia. Quest’ultimi prevedono un rilascio di O2 nell’ambiente e un prelievo di CO2 da parte delle piante in attività fotosintetica ed allo stesso tempo il viceversa dovuto alla respirazione cellulare. Per riprendere un minimo alcuni dettagli della fotosintesi ricordiamo che nella cosiddetta fase luminosa la pianta si serve dell’energia proveniente dai fotoni, acquisiti dai pigmenti antenna e dai centri di reazione, al fine di ossidare H2O in H+ ed O2 e ridurre ADP+ e NADP+ in ATP e NADPH , accumulando quindi energia in questi ultimi composti. Successivamente questa energia verra utilizzata nella cosiddetta fase al buio ( non avviene solo al buio), in cui l’energia dei composti NADPH e ATP verra utilizzata per produrre degli zuccheri fissando il carbonio della CO2. La recezione dell’energia motrice, quindi quella dei fotoni, è dovuta alla presenza di pigmenti come la clorofilla, composta di un anello porfirinico idrofilo e un alcol (fitolo) idrofobo.
Esistono varie tipologie di clorofilla e di pigmenti definiti accessori come carotenoidi e xantofille, ognuno dei quali è tarato per la ricezione di una determinata lunghezza d’onda nello spettro luminoso. Ad esempio la clorofilla a possiede picchi di assorbimento nel blu ( 435 nm) e nel rosso ( 675 nm ) mentre la b ha picchi a 480 nm e a 650 nm. I pigmenti accessori che assorbono a lunghezze d ‘onda fra i 400 e i 600 vengono utilizzati dalla pianta per protezione da un elevata radiazione, tanto da poter indicare fattori di stress facilmente diagnosticabili dalla colorazione stessa delle foglie.
Molte ancora sono le considerazioni e le precisazioni che riguardano la fotosintesi come il PSI e il PSII come anche lo schema a Z o il complesso b6f tuttavia rimando la trattazione completa dei processi fotosintetici ad un altro articolo per carpire in questo le implicazioni ecologiche del fenomeno fotosintetico.
Innanzitutto poter misurare e quantificare la fotosintesi e la respirazione di un determinato organismo ci fornisce dati molto utili. basti pensare che avendo entrambe possiamo calcolare la quantità di carbonio fissata e quindi una produttività primaria netta , inoltre è possibile effettuare studi sull’efficienza di tale processo intesa come l’efficienza di captare la radiazione e della sua conversione, infine possiamo analizzare tramite stress indotti artificialmente le risposte adattative delle piante. La misurazione viene effettuata tramite delle camere collegate a analizzatori portatili di CO2 a sistema aperto oppure chiuso in grado di misurare la differenza tra la quantità di CO2 entrante ed uscente dalla camera in cui è stata posta con accuratezza la foglia.
Questo compito di analisi spetta all’IRGA un analizzatore delle concentrazioni di CO2 ad infrarossi che si compone di 4 parti : una sorgente di infrarosso , una cella contenente il gas , un filtro ottico e un detector.
Per calcolare la respirazione basta coprire la camera dalla luce solare e aspettare che il sistema fotosintetico si scarichi in modo da poter notare l’incremento di CO2 all’interno della camera. L ‘utilizzo in campo di questa tecnologia è oggi fondamentale oltre che molto comodo poiché ci consente di avere numerosissimi dati su più fronti:
conduttanza stomatica
traspirazione
fotosintesi netta
radiazione fotosinteticamente attiva ( PAR )
temperatura fogliare
temperatura esterna
Per quanto concerne la conduttanza stomatica e la traspirazione sono due parametri profondamente legati tra loro poiché derivano dalla capacità delle cellule di guardia degli stomi di regolare l’apertura e la chiusura degli stomi stessi . Questi piccoli movimenti detti nastie dipendono dalla temperatura, in quanto l’organismo vegetale tramite la traspirazione riesce a regolare la propria temperatura interna , inoltre tengono conto anche del tenore idrico , infatti in situazione di aridità la pianta tende a chiudere gli stomi per non perdere ingenti quantità di acqua.
Dalla correlazione di queste informazioni e tenendo conto dei tassi di fotosintesi e di traspirazione possiamo delineare l’efficienza della pianta nell’utilizzo dell’acqua definita come WUE ( water union efficiency , μm CO2/mmol H2O). possiamo quindi definire come WUE la quantità di H2O utilizzata per un fissare un quantitativo di CO2. Questo ci consente di capire le strategie adattative delle varie specie nell’utilizzo delle risorse idriche.
THE THERMAL WINDOW
Per descrivere quindi il legame tra la temperatura fogliare e la fotosintesi nel 1994 Larcher propose una funzione polinomiale che permettesse di verificare il valore di temperatura ottimale per la produttività e i limiti superiori ed inferiori per cui il valore di fotosintesi diminuisse del 50 % , situazione in cui la pianta consuma più carbonio di quello che riesce a fissare . Le implicazioni ecologiche sono importantissime in quanto con questi studi permettono di delineare un range climatico e quindi ambientale entro il quale una specie potrebbe sopravvivere e come potrebbero reagire le varie specie a cambiamenti climatici sia a livello locale che a livello globale.
http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-79354-7_13#page-1