L’importanza della fotosintesi per la vita sulla Terra

Dopo il Big Bang e la comparsa della vita, la fotosinesi è stata probabilmente la più grande innovazione mai occorsa. Questa reazione ha influenzato il nostro pianeta più di ogni altra. L’importanza della fotosintesi è da non sottovalutare se vogliamo comprendere il cambiamento climatico e limitarlo. La fotosintesi è stata infatti la chiave di volta per creare la vita come la conosciamo, e questo su più livelli di quanto solitamente si creda.

L’aspetto più conosciuto ha a che fare con il fattore energetico. In un sistema chiuso come la Terra in cui le prime cellule sopravvivevano nei mari utilizzando la chemiosintesi, alcuni organismi impararono a sfruttare l’energia solare. Erano i cianobatteri. Dall’ambiente prendevano l’acqua naturalmente, e l’anidride carbonica – un gas pesante, abbondante, fonte di carbonio. Dato che ogni giorno splendeva il sole luminoso, caldo e generoso – una fonte inesauribile – impararono, non si sa come, a sfruttarlo.

Quando fu pronta la clorofilla, non ci furono più ostacoli… e si cominciò:
6 CO2 + 6 H2O + (energia solare) → C6H12O6 + 6 O2

Molti non si soffermano a pensare a cosa in realtà sia servita e ancora serva questa reazione: a trasferire l’energia solare da sostanze a bassa energia (acqua e anidride carbonica) a sostanze ad alta energia (zuccheri) che saranno poi usati come fonte di energia per l’organismo stesso che fa la fotosintesi attraverso la respirazione. Gli organismi fotosintetici cominciarono a “farsi da mangiare da sé”. Un cibo buono mai visto prima: il glucosio, appunto.

La fotosintesi: una eccezionale innovazione per la vita

Per capire quanto sia importante la fotosintesi per la vita sulla Terra, basta considerare tutte le implicazioni che la sua introduzione ha portato.

Innanzitutto, cibo per tutti: eh si! Gli organismi vegetali cominciarono a prosperare, proliferare, mutare. Con un’altra incredibile invenzione (l’endosimbiosi) la capacità di fare la fotosintesi passò agli eucarioti e questi divennero via via sempre più complessi e grandi con la pluricellularità. Quantità imponenti di CO2 si trasferirono dall’atmosfera ai corpi delle alghe prima e delle piante dopo. La chimica del Carbonio conobbe una fulgida espansione.

Il glucosio non veniva consumato tutto. E le piante trasformavano la rimanenza in altri zuccheri, come la cellulosa, che usavano per costruire i loro corpi – sempre più grandi, sempre più robusti e sempre più numerosi. Innescato così il processo di formazione della biomassa, da allora non si è più arrestato. E dunque l’importanza della fotosintesi è stata anche questa! È l’artefice del successo della esplosione delle forme di vita animali, perché ha costituito la base, il gradino più grande e più basso delle piramidi alimentari, inizialmente in ambiente marino e successivamente anche sulla terra emersa.

L’importanza della fotosintesi per lo sviluppo della vita

Un secondo aspetto non meno rilevante è dato dall’altro lato della medaglia della fotosintesi: l’ossigeno. Inizialmente solo un rifiuto della reazione, questo gas già presente nell’atmosfera terrestre, ma in quantità sensibilmente minori, cominciò ad aumentare i suoi livelli negli oceani (dove, ricordiamolo, avviene ancor oggi la gran parte della fotosintesi terrestre) e poi di conseguenza nell’atmosfera. Il bilancio anidride carbonica/ossigeno ha cominciato a cambiare, via via che diminuiva la prima aumentava il secondo a tutto favore dell’espansione della vita aerobia sul nostro pianeta.

È bene ricordare a questo punto che tutti gli organismi terrestri vertebrati invertebrati e tutti i vegetali sono organismi aerobi, ovvero realizzano la respirazione cellulare consumando ossigeno e glucosio. In questo modo, realizzano una reazione inversa a quella della fotosintesi allo scopo di ottenere l’energia contenuta nei legami del glucosio: C6H12O6 + 6 O2→6 CO2 + 6 H2O + (energia).

Ci si potrebbe chiedere come mai se tutti questi esseri viventi realizzano la respirazione cellulare esistano ancora ossigeno e glucosio in eccesso nel nostro ecosistema. La risposta è semplice: la fotosintesi riesce ancora a coprire il fabbisogno di tutti questi esseri viventi e oltre. Inoltre un imponente riserva di anidride carbonica risiede ancora nei giacimenti di combustibili fossili (carbone, petrolio,…) generati da processi di trasformazione della biomassa del passato.

L’importanza della fotosintesi per l’atmosfera

Questa magica reazione ha ancora un altro segreto da svelare, il meno noto probabilmente. Solo grazie all’ossigeno che si andava accumulando, fu possibile la formazione dell’ozonosfera. Ovvero uno strato di gas, l’ozono appunto (O3) formato proprio da ossigeno, che assorbe e trattiene le radiazioni a bassa lunghezza d’onda provenienti dal sole (raggi ultravioletti). Questo evento ha reso possibile il passaggio della vita dall’acqua alla terra emersa, fino ad allora andato a vuoto chissà quante volte, e ha dato il via alla nostra evoluzione.

Le radiazioni UV vengono naturalmente fermate nei primi centimetri delle acque marine, rendendo quindi il mare un luogo sicuro per conservare la vita, proteggendo le creature dalla loro azione nociva. Mentre fuori dall’acqua questa protezione fino ad allora era mancata, rendendo di fatto impossibile il passaggio della vita sulla terra emersa.

Fotosintesi e cambiamento climatico

Siamo arrivati alla fine di questo approfondimento ed è ora di tirare le somme aggiungendo l’ultimo fondamentale tassello. Qualunque sia stato l’evento che abbia generato la vita e ovunque questo sia accaduto, è certo che qui da noi, sulla Terra, essa abbia trovato un suo paradiso subendo questi meravigliosi cambiamenti che abbiamo descritto e che hanno portato all’oggi: a me che scrivo e a te che leggi.

Ma questo paradiso va difeso e oggi noi non lo stiamo facendo. Molti pensano che per contrastare gli effetti del riscaldamento globale sia sufficiente piantare nuovi alberi, per aumentare la capacità della fotosintesi di ridurre la concentrazione di CO2 nell’atmosfera. Ma piantare nuovi alberi può davvero aiutare ad assorbire CO2?

L’attività umana ha modificato in piccola misura ma in modo inesorabile il ciclo del carbonio. Ogni anno migliaia di tonnellate di carbonio vengono processate da piante e fitoplancton. I sistemi naturali assorbono circa 4,9 miliardi di tonnellate di carbonio ogni anno, che corrispondono al 54% delle emissioni (nel periodo 2000-2010). Il resto rimane nell’atmosfera e si accumula con i quantitativi degli anni precedenti (fonte: WWF).

La fotosintesi è l’unica soluzione?

È chiaro che la presenza di ecosistemi ricchi di forme di vita vegetale è importante per l’assorbimento della CO2. Ma è possibile che questo meccanismo possa essere ridotto proprio a causa dell’eccessiva quantità di CO2 nell’atmosfera. E che causando l’innalzamento delle temperature, causa anche squilibri nel processo di fotosintesi. La pianta infatti respira attraverso gli stomi, pori presenti in tutti i vegetali, che però si aprono e chiudono anche in base allo stato idrico della pianta. Se la temperatura è troppo elevata, la pianta chiude gli stomi per preservare la quantità di acqua di cui ha bisogno per vivere: di conseguenza, si riducono anche l’accumulo e la fissazione di anidride carbonica. Questo equilibrio molto delicato è spiegato in modo approfondito in questo articolo a cura di Tommaso Turbati, consulente per l’ambiente e il territorio.

A noi basta sapere che i benefici della riforestazione – anche nelle città – per il miglioramento della qualità dell’aria e l’abbassamento delle temperature sono evidenti. Ma non bastano. Serve approfondire e valutare attentamente dove, quando e con quali specie intervenire. E soprattutto, concentrarsi su altri obiettivi, e ridurre in modo massiccio le emissioni di CO2 nell’atmosfera.

È un nostro preciso dovere porre fine al più presto al consumo delle fonti di energia non rinnovabili a favore di quelle che lo sono. Se perduriamo nel consumo del petrolio e carbone di fatto re-immetteremo in atmosfera tutta quella anidride carbonica tanto laboriosamente sequestrata attraverso la fotosintesi nei corpi delle piante lungo un arco temporale di oltre 3,5 miliardi di anni.