Che relazione c'è fra fotosintesi e nutrienti?
La fissazione del carbonio è strettamente associata alla disponibilità di azoto . Per esempio, la quantità di azoto proteico nella foglia è in misura della quantità di proteine presenti ed è spesso correlata alla quantità di Rubisco e alla quantità di clorofilla e può essere, quindi, interpretata come una misura dell'ammontare dell' apparato fotosintetico" nella foglia. Comunque il tasso massimo di fotosintesi dipende dalla disponibilità di azoto. Alcuni sostengono quindi che se la concentrazione di CO 2 aumenta, la fotosintesi totale, e quindi la fissazione di anidride carbonica, aumenterà solamente se l'azoto a livello globale sarà sufficiente e non limitante.
Inoltre esiste tutta una serie di nutrienti ( fosforo, potassio, magnesio e ferro ) che sono presenti in minore quantità ma che giocano ruoli molto importanti nella fisiologia delle piante. Un'eventuale loro carenza può provocare una diminuzione significativa della fotosintesi (es: clorosi).
I nutrienti minerali di cui si nutrono le piante sono classificati dagli ecofisiologi in base alle quantità richieste dalle piante stesse.
Macro-nutrienti
Carbonio CO 2 » 44% Componente di tutti i composti organici
Ossigeno H 2 O, O 2 » 44% Componente di tutti i composti organici
Idrogeno H 2 O » 6% Componente di tutti i composti organici
Azoto NO 3 ,NH +4 1-4% Componente di aminoacidi, proteine, ac. nucleici, clorofilla e coenzimi
Potassio K + 0.5-6% Regolazione osmosi e bilancio ionico, apertura e chiusura stomi, attiva molti enzimi
Calcio Ca ++ 0.2-3.5% Componente della parete cellulare, permeabilità a membrane, attività enzimatica
Fosforo H 2 PO ¡ 4 ,HPO 4 0.1-0.8% Componente di ATP, ADP, ac. nucleici,coenzimi e fosfolipidi.
Magnesio Mg ++ 0.1-0.8% Componente della Clorofilla, attivatore di molti enzimi
Zolfo SO 4 0.05 - 1% Componente di aminoacidi e coenzimi
Micro-nutrienti
Ferro Fe ++ ,Fe 3+ 25
0 ppm Sintesi clorofilla, comp. del citocromo e della nitrogenasi
Cloro Cl 100 -10 : 000 ppm Osmosi e bilancio ionico
Rame Cu ++ 4 - 30 ppm Attivatore o componente di alcuni enzimi
Manganese Mn ++ 15
0 ppm Attivatore di enzimi, componente della membrana, rilascio di O 2 nella fotosintesi
Zinco Zn ++ 15-100 ppm Attivatore o componente di molti enzimi
Molibdeno MoO ¡¡ 4 0.1-5.0 ppm Fissazione dell'azoto e riduzione dei nitrati
Boro B(OH) 3 ,
B(OH) 45
ppm Infuenza l'utilizzazione del calcio, sintesi di ac. nucleici, comp. membrana
Essenziali solo per alcune specie:
Sodio Na + Tracce Osmosi e bilancio ionico
Cobalto Co ++ Tracce Fissazione dell'azoto da parte di microorganismi
I nutrienti minerali si trovano nel suolo come:
- disciolti nell'acqua interstiziale del suolo (meno del 0.2%)
-legati al detrito organico, all'humus, e composti inorganici relativamente insolubili.
Questa parte, che è di gran lunga la maggiore (98%),costituisce una sorta di riserva che diventa disponibile alla pianta molto lentamente grazie ai processi di decomposizione e mineralizzazione dell'humus adsorbita su colloidi o su particelle minerali grazie a legami ionici.
Questa parte è di circa il 2%.
Queste tre parti sono in un equilibrio dinamico fra loro e complessivamente mantengono un certo livello di rifornimento" alla vegetazione.
Le piante acquisiscono i nutrienti minerali principalmente attraverso le radici, anche se piccole quantità di minerali possono essere acquisiti direttamente dalle foglie o dai rami.
I nutrienti nelle tre forme minerali precedenti sono acquisiti dalla piante
in tre modi diversi:
-Assorbimento dalla soluzione del suolo: alcuni ioni assorbiti direttamente dalle radici anche se la concentrazione è di solito molto bassa;
-Scambio ionico di sostanze adsorbite: le radici rilasciano ioni H + e HCO3 che possono essere scambiati sulla superficie di particelle argillose o humiche e quindi assorbiti dalla pianta;
-Mobilizzazione di nutrienti legati: attraverso l'escrezione di ioni H +
e sostanze organiche chelanti a basso peso molecolare che chelano con
legami covalenti alcuni elementi (Fe, Mn e elementi in tracce) che altrimenti non sarebbero in grado di entrare nelle radici.
Diversi ioni sono trasportati all'interno delle radici nonostante un gradiente di concentrazione contrario ( trasporto attivo ) che viene svolto
con perdita di energia (ATP).[/b]