Milano, 26 Gennaio 2003

 

Che luce serve per coltivare le piante?

 

Questo volta vorrei esprimere il mio personale punto di vista sull'illuminazione di una acquario di piante. Premetto che baso queste osservazioni su quanto conosciuto fino ad oggi sui processi fotosintetici di piante e alghe e su ciò che la tecnologia ci mette a disposizione per illuminarle.

 

Lo spettro luminoso ideale

E' questa, forse, la nota più dolente, quella che in questi tempi sta scatenando le più aspre battaglie a sostegno di una o dell'altra ipotesi. Quello che vi posso garantire è che ancora oggi NESSUNO ha le idee chiare in merito.

Ma vediamo di analizzare il problema da un punto di vista puramente sperimentale.

La situazione ideale vedrebbe come idonea all'illuminazione in acquario una lampada che potesse emettere esattamente lo stesso spettro di assorbimento (d'ora in poi abbreviato SDA) mostrato dai pigmenti fotosintetici delle piante e che fosse, al contempo, diverso da quello richiesto dai relativi pigmenti delle alghe.

Se così fosse, avremmo risolto ogni problema e saremmo tutti felici e contenti. Purtroppo, le cose non sono così semplici; la tecnologia, infatti, non avrebbe nessun impedimento di carattere teorico a fornirci una lampada con queste caratteristiche, se non fosse che... ci sono altri aspetti da considerare. Vediamo in dettaglio quali.

 

L'assorbimento della clorofilla

Come tutti sanno, la clorofilla è il pigmento fotosintetico che si occupa di catturare l'energia luminosa e trasferirla, attraverso processi complessi, a molecole il cui compito sarà fornire energia chimica per la produzione di riserve, tessuti, enzimi e quant'altro serva a un organismo vegetale, sia esso una pianta o un'alga, per vivere, crescere e riprodursi (tralasciamo i batteri fotosintetici, che non ci interessano, e stiamo più sul generale). E' anche abbastanza noto che la clorofilla assorbe la luce principalmente in due regioni distinte dello spettro luminoso: la zona rossa e la zona blu. Quindi, verrebbe spontaneo pensare che sarebbe sufficiente produrre una lampada con uno spettro di emissione corrispondente allo SDA della clorofilla per risolvere tutti i nostri problemi (cosa, del resto, banale da realizzare, dato che si tratterebbe di mescolare due soli tipi di fosfori con emissioni nelle zone di assorbimento della clorofilla).

Il punto nodale è che, purtroppo, non esiste UNA sola clorofilla, ma ne esistono diverse e tutte presenti in differenti quantità a seconda della famiglia e della specie vegetale che stiamo considerando. Dato che ogni clorofilla ha un suo proprio SDA (anche se le differenze sono minime, in realtà), è facile pensare che una miscela di queste clorofille potrà avere uno SDA diverso a seconda della diversa composizione della miscela stessa. Quindi, purtroppo, già qui abbiamo un problema; pensare di creare una lampada con un certo spettro per ogni diverso tipo di pianta è decisamente improponibile. La cosa, poi, è ulteriormente complicata da un altro aspetto: la presenza di pigmenti accessori diversi dalla clorofilla.

 

I pigmenti accessori

La clorofilla non è l'unico pigmento deputato a raccogliere l'energia luminosa; accanto a queste molecole ne esistono altre che hanno analoga tendenza a catturare fotoni, anche se la loro efficienza è molto più bassa e il loro campo d'azione diverso, in quanto queste sostanze raccolgono l'energia luminosa che viaggia tra le zone normalmente interessate dalle clorofille (quindi assorbono le frequenze comprese tra il rosso e il blu). La quantità di questi pigmenti in una macrofita è, in genere, sempre inferiore alla quantità di clorofilla, anche se questi rapporti non sono mai costanti, dato che ogni pianta è in grado di farli variare in funzione delle condizioni luminose a cui è sottoposta.

Io credo che sia stata la considerazione che si dovessero favorire anche questi pigmenti a far spostare la bilancia della qualità luminosa, in questi ultimi tempi, verso l'uso di lampade a spettro completo, in modo da coprire anche la zona centrale dello spettro, a tutto vantaggio di carotenoidi e pigmenti correlati.

Quello che è interessante far notare, però, è che in moltissime alghe, questi pigmenti sono in quantità maggiore che nelle piante superiori e, in alcuni casi, raggiungono concentrazioni equivalenti a quelle delle clorofille.

Da qui sorge il mio dubbio. A che pro avvantaggiare i pigmenti accessori se:

1 - le alghe ne hanno di più?

2 - la loro efficienze fotosintetica è bassa?

3 - l'emissione delle lampade classiche a tre fosfori è tale da coprire sufficientemente la zona di assorbimento dei pigmenti accessori delle piante?

Se fosse possibile dare risposte conclusive a queste domande, allora mi convincerei a ritenere giustificato l'uso di lampade a spettro completo. Per ora, non sono per nulla convinto.

Ma c'è dell'altro...

 

L'assorbimento dell'acqua

L'acqua, come tutti sanno, è un mezzo che non è "indifferente" alla luce. Tutti abbiamo visto almeno una volta che l'acqua è in grado di deviare un raggio luminoso, o di rifletterlo. Pochi di noi, però, sanno che l'acqua è anche in grado di ASSORBIRE la luce che l'attraversa. Questo significa che se un raggio di luce attraversa un corpo d'acqua (sia esso un bicchiere, un acquario, un lago o un oceano) non ne esce dalla parte opposta inalterato, ma subisce un "impoverimento" che dipende da molti fattori, primo fra tutti lo spessore del corpo d'acqua attraversato (detto, fisicamente, cammino ottico).

Rimanendo nel campo "acquario", l'acqua assorbe di per sé la radiazione rossa; questo significa che sul fondo di un acquario, con una colonna d'acqua di 35-40 cm, di radiazione rossa ne arriverà solo una piccola parte di quella emessa dalla lampada che sta illuminando la vasca.

La parte blu dello spettro, invece, fa un'altra brutta fine: viene assorbita dalle particelle sospese o sciolte in acqua e che, se presenti in grande quantità, impartiscono all'acqua una colorazione giallastra.

Ora, da tutto questo sorge un altro grosso dubbio: le lampade a spettro completo hanno la caratteristica di avere un'emissione di intensità paragonabile a quelle classiche a tre fosfori, ma distribuita lungo tutte le frequenze, dal rosso al blu. Questi significa che le emissioni rosse e blu, quelle che piacciono tanto alle clorofille, tanto per capirci, saranno nettamente meno intense. E se l'acqua, di suo, ne spazza via una buona parte, mi chiedo:

1 - quanta radiazione rossa e blu arriverà alla clorofilla?

2 - non è che in questo modo si avvantaggino TROPPO i pigmenti accessori delle alghe?

 

Allora, quali lampade usare?

Una domanda da 1.000.000 di dollari, direi. In questi ultimi tre anni, io ho cambiato idea almeno tre volte, e non è detto che in un prossimo futuro non possa arrivare a quattro. Allo stato attuale, direi che le lampade da mettere su una vasca devono poter avvantaggiare le piante innanzitutto. E bella scoperta, direte voi.

Già... ma dire quali, mica è così semplice, però.

La scelta dipende, principalmente, dal numero di lampade che si possono mettere sulla vasca. Se c'è la possibilità, io metterei sicuramente una miscela di lampade che coprano il più possibile lo spettro luminoso, mescolando lampade a tre (classiche) e a cinque (a spettro completo) fosfori, calde e fredde, con una decisa prevalenza di lampade trifosforo a luce fredda.

Se, purtroppo, la quantità di lampade è limitata a una o due, allora non avrei alcun dubbio: una bella lampada trifosforo a luce fredda, da 5000K in su, sicuramente, da abbinare o a una lampada a luce calda o a una lampada a spettro completo.

Ma chi ha ragione?

Ai posteri l'ardua sentenza.

:-)))

 

Come mettere le lampade

Anche come posizionare le lampade è un problema di non facile soluzione. Ora io vi dico come la penso, senza nascondere che ogni altra soluzione è sempre possibile.

Innanzitutto, come ho detto, anche in presenza di poche lampade, è sempre meglio avere luci fredde o, meglio, con alta temperatura di colore.

Quindi, una o più lampade a 10000K non dovrebbero mai mancare su una vasca di piante; in questo caso, allora, poiché queste lampade emettono parecchio nel blu, che è la radiazione più penetrante, vale la pena metterle davanti dove, in genere, vengono collocate piante basse, o da prato, per il primo piano. Queste piante abbisognano, in genere, di molta più luce delle altre (penso, tanto per intenderci, alla Glossostigma o all'Echinodorus tenellus) ed ecco che una bella lampada Philips Aquarelle, ad esempio (o, anche una Aquastar, di Sylvania) è proprio quello che ci vuole.

Sul retro, invece, dove le piante sono, in genere, più alte, possiamo piazzare una lampada a toni più caldi, ricca, cioè, di radiazioni rosse, come una trifosforo grado 830 o una pentafosforo 930 (questo se le piante che abbiamo non siano a fusto con foglie anche nella parte bassa; queste lampade, infatti, avranno sempre problemi a raggiungere il fondo con la loro luce).

Al centro, infine, possiamo miscelare altre lampade di gradazione intermedia, dalla 850 alla 865, sempre tenendo un rapporto di almeno due lampade trifosforo per ogni pentafosforo.

Nell'incertezza, meglio una trifosforo che una pentafosforo e una temperatura di colore alta piuttosto che una bassa.

 

Ciao.

(nota: l'argomento è caldo e mi piacerebbe conoscere pareri e esperienze in merito)

 

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