Gli effetti di luce, Kh e movimento sulla fotosintesi

Durante il MACNA 2016 l’esperto acquariofilo Dana Riddle ha presentato i risultati di un suo lavoro in cui espone gli effetti di luce, kh e movimento dell’acqua sulla fotosintesi nel Symbiodinium (anche conosciuto come Zooxanthella) presente in colonie di Porites lobata, un corallo duro a polipo piccolo (SPS) molto comune nelle Hawaii.

La scelta di questo corallo è dovuta al fatto che, crescendo anche in zone molto soggette alle maree, spesso la quantità di acqua che lo sommerge è veramente minima, esponendolo quindi ad una intensità luminosa molto importante.

L’entità della fotosintesi e quindi l’attività delle Zooxanthellae è stata misurata con un Fluorometro PAM (Pulse Amplitude Modulated), strumento che funziona grazie al fatto che la fotosintesi e la fluorescenza sono processi inversi, per cui quando è predominante uno l’altro è poco presente e viceversa.

Intensità luminosa e fotosintesi

Il primo parametro analizzato è stato l’intensità luminosa utile alla fotosintesi, anche detta PAR (photosyntethic active radiation).

Ormai grazie ai misuratori PAR, strumenti molto utili dal mio punto di vista, è possibile avere un dato concreto sulla quantità e tipologia di luce che forniamo alle nostre vasche.

Nei vari grafici che Dana Riddle ha presentato si evince come l’intensità della fotosintesi aumenti all’aumentare dei PAR fino a raggiungere il picco intorno ai 150-200 PAR. Valori di PAR più alti non incrementano ulteriormente l’attività fotosintetica ma anzi inducono nelle Zooxanthellae il processo di fotoinibizione, che di fatto diminuisce la fotosintesi.

Le analisi fatte mostrano che, in natura, il massimo di attività fotosintetica per il corallo Porites lobata si raggiunga intorno alle 9 del mattino, per poi interrompersi e riprendere intorno alle 17. Questo dimostra che per la maggior parte del tempo il corallo va in una sorta di stallo, durante questo periodo non avviene fotosintesi e le attività fisiologiche del corallo sono focalizzate sulla prevenzione e la riparazione degli effetti della luce molto intensa.

Da sottolineare che le colonie di Porites lobata che vivono nelle zone soggette alle maree sono esposte ad una intensità luminosa che può arrivare fino a 1300 PAR. Un parametro strettamente collegato all’attività fotosintetica è la concentrazione di Clorofilla A presente nelle Zooxanthellae, le immagini mostrate hanno evidenziato che le concentrazioni più alte di Clorofilla A si trovano nelle zone della colonia non direttamente esposte alla luce. Questo dato non è sorprendente, infatti tendenzialmente maggiore è l’esposizione alla luce e minore è il contenuto di Clorofilla A che altrimenti sarebbe pericoloso per l’animale. La pericolosità è data dal fatto che la Clorofilla è responsabile dell’assorbimento luminoso, per cui maggiore è la sua concentrazione e maggiore è la quantità di energia accumulata nelle cellule. Questo dato inoltre ci fa riflettere su quanto sia importante mantenere gli animali con la stessa orientazione verso la sorgente luminosa.

Kh e fotosintesi

Il secondo parametro analizzato è il Kh (gli americani lo chiamano Alkalinity). Il Kh (karbonate hardness) è un indice della concentrazione di ioni Carbonato (CO₃^2-)  e Bicarbonato (HCO₃^–) disciolti in acqua. Ha varie funzioni dal punto vista chimico, tra i quali la stabilizzazione del pH ma in questo caso ci soffermiamo sugli effetti in relazione alla fotosintesi.

La reazione principale della fotosintesi è la produzione di Glucosio (C₆H₁₂O₆₎ ed Ossigeno (O₂₎ partendo da acqua e Anidride Carbonica (CO₂₎.

Tuttavia la concentrazione di CO₂ disciolta in acqua non è sufficiente a fornire l’apporto necessario di Carbonio per la reazione, per cui le Zooxhantellae utilizzano proprio lo ione Bicarbonato (HCO₃^–) presente in acqua. Questo processo avviene grazie ad alcuni enzimi presenti dentro e fuori le cellule. La cosa importante da sottolineare è che maggiori concentrazioni di Bicarbonato favoriscono il tasso di fotosintesi. In particolare aumentando la concentrazione da 53 mg/L (circa 3 dKH) a 215 mg/L (circa 12 dKH) l’attività fotosintetica aumenta di circa il 40%.Una cosa che vorrei aggiungere è che l’aumento della fotosintesi e di conseguenza l’aumento dell’attività metabolica in generale delle Zooxhantellae, richiede anche una maggiore concentrazione di altre sostanze tra cui i composti dell’azoto e del fosforo, per cui a mio avviso, per ottenere una effettiva crescita bilanciata è necessario aumentare anche la concentrazione di questi composti.

L’articolo continua e finisce a pagina due con gli effetti del movimento sulla fotosintesi e con il video integrale dell’intervento di Dana Riddle.