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31.1C: Nutrienti essenziali per le piante

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Macronutrienti e micronutrienti

Gli elementi essenziali possono essere divisi in macronutrienti e micronutrienti. I nutrienti che le piante richiedono in quantità maggiori sono chiamati macronutrienti. Circa la metà degli elementi essenziali sono considerati macronutrienti: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo. Il primo di questi macronutrienti, il carbonio (C), è necessario per formare carboidrati, proteine, acidi nucleici e molti altri composti; è quindi presente in tutte le macromolecole. In media, il peso secco (esclusa l’acqua) di una cellula è il 50% di carbonio, il che lo rende una parte fondamentale delle biomolecole vegetali.

Figura \(\PageIndex{1}): Elementi essenziali richiesti dalle piante: Affinché un elemento sia considerato essenziale, una pianta non può completare il suo ciclo vitale senza l’elemento, nessun altro elemento può svolgere la funzione dell’elemento, e l’elemento è direttamente coinvolto nella nutrizione della pianta.

L’elemento successivo più abbondante nelle cellule vegetali è l’azoto (N); fa parte delle proteine e degli acidi nucleici. L’azoto è anche usato nella sintesi di alcune vitamine. L’idrogeno e l’ossigeno sono macronutrienti che fanno parte di molti composti organici e formano anche l’acqua. L’ossigeno è necessario per la respirazione cellulare; le piante usano l’ossigeno per immagazzinare energia sotto forma di ATP. Il fosforo (P), un’altra macromolecola, è necessario per sintetizzare gli acidi nucleici e i fosfolipidi. Come parte dell’ATP, il fosforo permette di convertire l’energia alimentare in energia chimica attraverso la fosforilazione ossidativa. L’energia luminosa è convertita in energia chimica durante la fotofosforilazione nella fotosintesi; e in energia chimica da estrarre durante la respirazione. Lo zolfo fa parte di alcuni aminoacidi, come la cisteina e la metionina, ed è presente in diversi coenzimi. Lo zolfo gioca anche un ruolo nella fotosintesi come parte della catena di trasporto degli elettroni dove i gradienti di idrogeno sono fondamentali nella conversione dell’energia luminosa in ATP. Il potassio (K) è importante per il suo ruolo nella regolazione dell’apertura e della chiusura degli stomi. Come aperture per lo scambio di gas, gli stomi aiutano a mantenere un sano equilibrio idrico; una pompa di ioni di potassio supporta questo processo.

Anche il magnesio (Mg) e il calcio (Ca) sono macronutrienti importanti. Il ruolo del calcio è duplice: regolare il trasporto dei nutrienti e sostenere molte funzioni enzimatiche. Il magnesio è importante per il processo fotosintetico. Questi minerali, insieme ai micronutrienti, contribuiscono anche all’equilibrio ionico della pianta.

Oltre ai macronutrienti, gli organismi richiedono vari elementi in piccole quantità. Questi micronutrienti, o oligoelementi, sono presenti in quantità molto piccole. I sette micronutrienti principali includono boro, cloro, manganese, ferro, zinco, rame e molibdeno. Si ritiene che il boro (B) sia coinvolto nel trasporto dei carboidrati nelle piante; inoltre assiste nella regolazione metabolica. La carenza di boro provoca spesso il ritiro delle gemme. Il cloro (Cl) è necessario per l’osmosi e l’equilibrio ionico; gioca anche un ruolo nella fotosintesi. Il rame (Cu) è un componente di alcuni enzimi. I sintomi della carenza di rame includono l’imbrunimento delle punte delle foglie e la clorosi (ingiallimento delle foglie). Il ferro (Fe) è essenziale per la sintesi della clorofilla, ed è per questo che una carenza di ferro provoca la clorosi. Il manganese (Mn) attiva alcuni importanti enzimi coinvolti nella formazione della clorofilla. Le piante carenti di manganese svilupperanno clorosi tra le venature delle foglie. La disponibilità di manganese dipende in parte dal pH del suolo. Il molibdeno (Mo) è essenziale per la salute delle piante perché è usato dalle piante per ridurre i nitrati in forme utilizzabili. Alcune piante lo usano per la fissazione dell’azoto; quindi può essere necessario aggiungerlo ad alcuni terreni prima della semina delle leguminose. Lo zinco (Zn) partecipa alla formazione della clorofilla e attiva anche molti enzimi. I sintomi della carenza di zinco includono clorosi e crescita stentata.

Le carenze di uno qualsiasi di questi nutrienti, in particolare dei macronutrienti, possono influenzare negativamente la crescita delle piante. A seconda del nutriente specifico, una mancanza può causare una crescita stentata, una crescita lenta o una clorosi. Carenze estreme possono portare a foglie che mostrano segni di morte cellulare.

Figura \(\PageIndex{1}): Carenza di nutrienti nelle piante: La carenza di nutrienti è evidente nei sintomi che queste piante mostrano. Questo (a) pomodoro da uva soffre di marciume dell’estremità del fiore causato dalla carenza di calcio. L’ingiallimento in questo (b) Frangula alnus risulta da una carenza di magnesio. Il magnesio inadeguato porta anche a (c) clorosi intermedia, vista qui in una foglia di sweetgum. Questa (d) palma è affetta da carenza di potassio.

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