Botanica

Perché non ci sono piante nere?

Chiederci una semplice domanda come “che colore ha il Sole” non ci porta ad una risposta altrettanto semplice. Il sole ha infatti tutti i colori, tutti colori che vediamo sono parte dello spettro di luce emessa dal Sole. Possiamo quindi chiederci tra tutti gli spettri di colore emessi qual’è quello che viene emesso con maggiore intensità? La risposta, è il verde, e questo vale sia per la luce emessa direttamente dal Sole, sia per la luce che raggiunge la superficie terrestre passando oltre il filtro della nostra atmosfera. A questo punto sorge una domanda: se il verde è lo spettro di luce che raggiunge la Terra in maggior quantità, perchè le piante in maggior riflettono per la maggior parte questo spettro di luce anziché utilizzarlo per il loro metabolismo? Questo video di Physics Girl cerca di rispondere a questa domanda.

Durante la fotosintesi, le piante assorbono l’energia della luce grazie alla clorofilla, utilizzando questa energia per produrre molecole organiche. La maggior parte delle piante ha colore verde, che è anche il colore maggiormente emesso dal Sole e che raggiunge il suolo terrestre. Tuttavia l’avere il colore verde significa riflettere la luce nello spettro del verde, le piante quindi non assorbono e non utilizzano per la fotosintesi la luce che viene emessa in maggior quantità dal Sole, il che sembra poco logico. Perché le piante non sfruttano la con una maggiore efficienza la luce che arriva al suolo assorbendo il colore verde o assorbendo tutti i colori, e quindi perchè le piante non sono nere?

Esistono in effetti al mondo alcune piante quasi nere, o meglio viola molto scuro. Piante con questa pigmentazione costituiscono una piccola minoranza. Dal momento che riflettere il verde è una strategia globalmente diffusa tra le piante deve per forza avere (o aver avuto) dei vantaggi importanti. Per quanto semplice possa sembrare la questione al momento non ci sono vere e proprie certezze sul perchè le piante si siano evolute per avere una colorazione verde, esistono però alcune teorie che potrebbero spiegare questo fatto.

Le piante assorbono luce per produrre nutrimento per loro stesse e generalmente con più luce abbiamo più cibo, ma questa relazione non è sempre lineare; esiste infatti un punto di saturazione, al quale aumentare la quantità di luce che colpisce una foglia non porta più ad un aumento del cibo prodotto dalla stessa. Ad esempio, l’intero spettro di luce che colpisce una foglia di spinacio supera di 3-5 volte il suo livello di saturazione, un po’ come se ci venissero serviti 5 hamburger quando nel nostro stomaco c’è spazio per uno solo. Se consideriamo quindi il livello di saturazione di una foglia possiamo capire che riflettere la luce verde non comporta per forza uno svantaggio per le piante. Il punto debole di questa teorie è che non sempre le piante ricevono a pieno la luce del Sole, che spesso viene mascherata da nuvole o dall’ombra di altre piante.

Un’altra considerazione interessante riguarda il fatto che la molecola della clorofilla delle piante può assorbire la luce verde, ma ad un’efficienza molto minore rispetto alla luce rossa e blu. Anche se la molecola di per se ha una scarsa efficienza, la struttura della foglia può permettere alla pianta di assorbire comunque una discreta quantità di luce verde. Questo succede perchè la foglia non ha uno spessore; mentre infatti la luce rossa e blu viene assorbita quasi completamente in un quinto dello spessore totale della foglia di spinacio, la luce gialla e verde attraversano la foglia per un più in profondità e possono quindi essere assorbiti sia dalla clorofilla in superficie sia da quella più in profondità. Una strategia che aumenta la quantità di luce verde assorbita e previene il surriscaldamento della foglia distribuendo l’attività metabolica in tutto il suo spessore e non solo alla superficie. Inoltre la luce che viene riflessa dalle foglie più in alto ha ancora l’opportunità di essere assorbita dalle foglie più in basso, distribuendo il cibo che viene prodotto in una pianta a più parti della pianta stessa e non solo alle parti più in alto.

Un altra possibile spiegazione è che la clorofilla delle piante è evolutivamente una molecola più facile da produrre e più efficiente a convertire la luce in energia chimica rispetto ad altri pigmenti foto-sintetizzanti che assorbono altri spettri della luce, come quello più scuri. Ricordiamoci anche che il motivo per il quale le piante sono verdi potrebbe non avere a che fare con le piante. Nel periodo in qui le piante si sono evolute la Terra era popolata da grandi quantità di alobatteri, i quali assorbivano la luce verde e riflettevano quella rossa e blu. Se quindi gli alobatteri assorbivano regolarmente la luce verde, le prime alghe dovevano per necessità accontentarsi ad assorbire altri spettri di luce.

Infine un’ulteriore possibile spiegazione è che l’evoluzione non è un processo di ingegneria perfetto che mira alla massima efficienza e forse la clorofilla verde era semplicemente sufficienze per fare il lavoro che doveva svolgere. Forse la clorofille è uno dei tanti risultati casuali che sono avvenuti durante il complesso processo dell’evoluzione della vita sulla Terra e percorsi leggermente diversi avrebbero potuto portare a risultati totalmente diversi.