Le catene di reazioni chimiche note come fotosintesi clorofilliana sono basilari per la vita nella Terra. La fotosintesi clorofillina prevede un ingresso di anidride carbonica, acqua e energia radiante con la presenza di un catalizzatore chiamato clorofilla. In uscita abbiamo carboidrati e ossigeno. Il processo è rappresentabile come di seguito:
6CO2+ 6H2O + ν → C6H12O6+ 6O2
dove ν rappresenta l’apporto dei fotoni della radiazione (luce).
L’ossigeno generato dalle piante attraverso la fotosintesi clorofillina proviene soprattutto dall’acqua assorbita dalla pianta; l’ossigeno presente nella CO2 viene incorporato nei carboidrati.
Alcuni tipi di piante producono acido fosfoglicerico come primo passo nella fotosintesi. Altri tipi di piante (canna da zucchero, mais, sorgo, miglio, …) producono acido malico o acido aspartico come primo passo. In questo ultimo caso le molecole prodotte contengono 4 atomi di carbonio e 1 atomo di azoto; per questo motivo questo secondo tipo di piante rientra in una categoria indicata come C4. Nella prima tipologia di piante l’acido fosfoglicerico contiene 3 atomi di carbonio; per questo motivo questo primo tipo di piante si indica come C3. Attualmente la vegetazione C4 domina ai tropici mentre la C3 domina nella zona temperata.
Aumentando i livelli di CO2 nell’atmosfera aumenta la crescita delle piante. Circa il 95% di tutte le piante sulla Terra sono di tipo C3. Le piante C4 rappresentano solo l’1% ma la vegetazione di tipo C4 come canna da zucchero, mais, sorgo e miglio è molto importante dal punto di vista economico. Il rimanente 4% include piante meno importanti dal punto di vista economico come le essenze tipiche dei climi aridi (cactus).
Le reazioni chimiche di fotosintesi sono più veloci all’aumentare della temperatura. Si stima un raddoppio della velocità di reazione per ogni aumento di 5°C. Più elevata è la temperatura più velocemente crescono le piante a condizione che i livelli di CO2, acqua, luce solare e sostanze nutritive siano adeguati. Le piante tipo C4 rispondono più efficacemente all’aumento della temperatura rspetto alle piante tipo C3.
Le piante traspirano il vapore acqueo per mantenere una temperatura uniforme. Livelli più elevati di CO2 aumentano l’efficienza dell’uso dell’acqua da parte delle piante. A parità di resa un maggior apporto di CO2 può permettere la riduzione dell’apporto di acqua; inoltre all’aumentare di CO2 si restringono gli stomi delle piante ed una minor quantità di inquinanti presenti nell’aria riesce a passare attraverso le aperture più strette. Ciò vuol dire che un maggior contributo di CO2 aiuta a proteggere le piante dai danni causati da inquinanti presenti nell’atmosfera come ozono o anidride solforosa.
La maggior produzione di ossigeno avviene negli oceani (si ritiene che il 90% dell’ossigeno consumato venga rimpiazzato dalle alghe). Si stima che le piante assorbano giornalmente dai 13 ai 15 mmg di CO2 per ogni dm2 di superficie fogliare. L’ossigeno rilasciato corrisponde al volume di CO2 consumato essendo trascurabile l’ossigeno utilizzato per la respirazione delle piante. Si stima inoltre che la fotosintesi pareggi i 10×10^6 kg di ossigeno al secondo consumati dalla respirazione di tutti gli organismi viventi e dalla combustione di materiale organico sulla Terra.
Un albero che presenta un diametro di 100 cm a 150 cm di altezza dal suolo rilascia 0,31 kg di ossigeno al giorno. Un albero più piccolo con diametro 30 cm circa rilascia 0,06 kg al giorno.
Mediamente un uomo consuma 0,84 kg di ossigeno al giorno per la respirazione.
Osservazioni tratte dal sito (attivo il 02/2020).
