Mondocactus BG

la luce

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La luce del sole è fondamentale alla vita delle piante perché consente lo svolgimento della fotosintesi clorofilliana, un processo chimico finalizzato alla produzione di zucchero (glucosio) a partire dall’anidride carbonica e dall’acqua.

Lo zucchero prodotto dalle piante è l’alimento fondamentale al sostentamento della vita delle stesse, che lo producono, e di tutti gli altri organismi che vivono sulla terra. Per tale ragione, le piante sono gli organismi fondamentali al sostentamento della vita sul nostro pianeta.

Per sfruttare nel migliore dei modi l’energia della luce solare, le piante sono dotate di complessi livelli di regolazione. Ad esempio, la morfologia e la struttura del fusto dei cactus, provvisto di costole o tubercoli e di spine di varia foggia, per regolare l’assorbimento della luce e la dissipazione del calore, oppure l’attività coordinata delle cellule di guardia degli stomi o, ancora, il metabolismo CAM.

Tali regolazioni agiscono sui fattori ambientali che influenzano maggiormente la velocità della fotosintesi, ossia i passaggi del processo biochimico che richiedono la disponibilità adeguata di luce, anidride carbonica e acqua.

Caratteristiche della luce

Dal punto di vista dell’utilizzo da parte delle piante, la luce possiede determinate caratteristiche di spettro, quantità e direzione.

Lo spettro

Le piante utilizzano frequenze luminose specifiche che compongono lo spettro delle radiazioni fotosinteticamente attive (PAR), mentre lo spettro della luce percepita dall’occhio umano è più ampio.

Per tale ragione la luce emessa da una lampadina a incandescenza, normalmente sufficiente alle nostre esigenze, non può essere impiegata per coltivare una pianta dato che non è dotata delle frequenze indispensabili ad attuare la fotosintesi clorofilliana. Per mantenere le piante in locali chiusi bisogna quindi impiegare lampade speciali, che producono anche le frequenze necessarie alle piante: purtroppo si tratta di lampade di costo elevato, che consumano notevoli quantità di energia elettrica e che si surriscaldano molto. L’industria delle lampade led si è dedicata recentemente allo sviluppo di soluzioni adeguate alle esigenze delle piante, con risultati non sempre soddisfacenti.

01_spettro_visibile L'intero spettro delle radiazioni elettromagnetiche visibili a occhio nudo, che definiamo col termine 'luce' spazia da frequenze di 400 a 700 nanometri.
02_PAR Per attuare la fotosintesi clorofilliana, le piante necessitano di radiazioni elettromagnetiche con frequenze prossime a 450 e a 680 nanometri.

Quantità di luce utilizzata dalle piante

La quantità di luce si misura in Watt per metro quadrato. La luce solare che raggiunge la Terra, misurata nella stratosfera è pari a 1.360 Wm2. Penetrando nell’atmosfera una parte di questa energia è dissipata, per cui sulla superficie terrestre giungono circa 900 Wm2, che nei deserti può arrivare a 1.200 Wm2.

Una parte di tale energia si perde perché costituisce lo spettro non utilizzabile dalle piante (60%), una parte è persa perché si riflette sulla superficie delle foglie e del fusto (8%) o perché si trasforma in calore (8%). Infine, una parte è assorbita dalle funzioni metaboliche delle piante (19%).

Alla fine solo il 5% dell’energia luminosa che giunge sulla terra dal sole può essere utilizzata nella sintesi dei carboidrati.

Variazioni della luce lungo i meridiani

A causa della curvatura terrestre e dell'inclinazione dell'asse di rotazione della Terra rispetto alla sua orbita attorno al sole, le radiazioni solari hanno un'intensità che varia al variare della latitudine e al variare delle stagioni, per tale ragione nel mese di gennaio la luce del sole è più intensa all'equatore che in Italia e in Italia il sole è più intenso in estate che in inverno.

Le variazioni della luce nel mondo sono state riassunte nel seguente grafico, che può fornire qualche indicazione alla coltivazione di piante di specie diffuse in località molto distanti.

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Ad esempio, l'Italia si localizza al 40° parallelo nord (linea azzurra), mentre Cuba si localizza al 20° parallelo nord (linea rossa). Dal grafico si evince che la luminosità del sole cubano al 1° di aprile è uguale alla luminosità del sole italiano alla fine dello stesso mese, e che a metà di maggio la luminosità del sole italiano supera quello cubano fino a metà agosto. Sulla base di questa valutazione, si suggerisce di coltivare le piante di Melocactus di Cuba esponendole il più possibile al sole fino a maggio, e in seguito di ombreggiarle fino a metà agosto.

Adattamenti per la luce

Gli organi deputati allo svolgimento della fotosintesi (foglie e/o fusti) possiedono un’anatomia specifica per l’assorbimento della luce, in cui si distingue l’epidermide, trasparente e ricoperta da uno strato ceroso esterno (cuticola), che protegge i tessuti interni dagli agenti atmosferici e il mesofillo o parenchima clorofilliano interno, formato da cellule verdi separate da ampi spazi che consentono la circolazione di vapor acqueo e gas fotosintetici, e in cui si ha la diffrazione della luce.

Le caratteristiche anatomiche di questi tessuti possono essere sensibilmente differenti tra piante che crescono in condizioni di luminosità diverse.

Le piante xerofite (=adattate all’aridità) come i cactus, sono generalmente adattate a vivere in ambienti in cui c’è un surplus di luce. L’epidermide è generalmente composta da uno o, raramente, da più strati di cellule fotosintetiche, protette esternamente da una spessa cuticola costituita da uno strato traslucido e compatto di cera (cutina), che ha anche la funzione di riflettere parte della luce solare. Anche la secrezione di cera polverulenta (ad es. epidermide di Myrtillocactus geometrizans, foglie di Echeveria lauii) o di scaglie cerose (ad es. Astrophytum myriostigma) ha la funzione di proteggere l’epidermide dall’eccesso di radiazioni luminose.

081011_IMG_0432_medium1024 Echeveria lauii è una succulenta dotata di uno strato di cera polverosa secreta dalle cellule epidermiche, di colore bianco che riflette la luce del sole, limitando danni da ustione e surriscaldamento.

Dato che in uno stesso ambiente possono essere presenti condizioni di luce diverse (ad es. nelle aree di pieno sole in deserto aperto possono esserci zone d’ombra in prossimità di rocce e arbusti a chioma espansa), molte piante sono in grado di variare lievemente le caratteristiche anatomiche degli organi fotosintetici (ed esempio, assottigliando la cuticola o producendo spine più sottili per lasciar filtrare più luce nelle porzioni di fusto che crescono in ombra).

L’acclimatazione

È il processo di cui sono capaci molte specie si piante che si adattano a condizioni ambientali talvolta molto diverse da quelle in cui si sono evolute, riuscendo comunque a completare il proprio ciclo biologico. Nel caso di variazioni sensibili della luce ambientale, l’acclimatazione di piante che provengono da ambienti molto soleggiati consiste in alterazioni dell’epidermide che deve consentire il passaggio di più luce, dotandosi di una cuticola più sottile e meno infiltrata da cere. Nel caso di piante di età cospicua raccolte in habitat e coltivate in Europa, il grado di inspessimento cuticolare può essere tale da impedire alla pianta di attuare la fotosintesi. Questi esemplari, soprattutto se mantenuti in serre riscaldate, vanno incontro a deperimento e a morte.

Molto più semplice è invece l’acclimatazione di piante ottenute da seme, perché le loro regolazioni si adattano immediatamente alle condizioni ecologiche locali al momento della germinazione. Le loro caratteristiche anatomiche (spessore della cuticola, dimensione delle spine ecc.) si manterranno comunque differenti da quelle che avrebbero potuto esprimere in natura.

Nicchie ecologiche

Nelle zone desertiche e sub-desertiche tropicali non ci sono solo ambienti molto soleggiati. Tra l’erba alta o le rocce, sotto i cespugli e gli alberi oppure nei versanti a strapiombo delle montagne rocciose si trovano condizioni ecologiche particolari (di nicchia) sostanzialmente diverse da quelle regionali, in cui il sole è meno cocente. Qui si possono trovare piante succulente che presentano caratteristiche anatomiche differenti da quelle che devono proteggersi dal sole eccessivo come l’epidermide sottile, spine rade, colori intensi e assenza di cere.

Anche in coltivazione, le diverse specie rispondono meglio se poste in condizioni di maggiore o minore insolazione. Per questo il catalogo mondocactus offre indicazioni di massima sul tipo di esposizione che necessita ogni pianta offerta.

Ombra 10_luce_5_ombra Piante che vivono in condizioni di luce solare diretta assente o molto filtrata (ad es. specie epifite del genere Hoya, Epiphyllum, Hatiora, Schlumbergera ecc.).
Mezz’ombra – ombra  10_luce_4_mezzombra_ombra Piante erbacee che vivono in falesie ombreggiate e di sottobosco (ad es. Peperomia, Tradescantia ecc.).
Mezz’ombra  10_luce_3_mezzombra Piante che vivono in falesie esposte, tra le rocce, in praterie, in associazione con piante arbustive e arboree e che sono raggiunte dalla luce solare solo per una parte minore della giornata e mai in pieno sole. Ad es. Aztekium, Geohintonia, Lobivia, Gymnocalycium, Echeveria, Haworthia ecc.
Mezz’ombra - pieno sole  10_luce_2_mezzombra_pienosole Piante che abitano le zone limitrofe a quelle più esposte, parzialmente protette da rocce o da piante più grandi. Ad es. Ariocarpus, Epithelantha, Turbinicarpus, ecc.
Pieno sole  10_luce_1_pieno_sole Piante pienamente esposte al sole. Ad es. Copiapoa, Ariocarpus, Lithops, Argyroderma ecc.

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