Nutrició autòtrofa a les plantes: la fotosíntesis

Si valorem, a nivell de diversitat taxonòmica, és a dir en funció de la quantitat de grups d'éssers vius que hi ha a la terra, la nutrició heteròtrofa seria la més abundant ja que és pròpia del regne animal, el regne dels fongs i la major part dels bacteris i dels protozous. Però tots aquests éssers vius no existirien si no fos per la nutrició autòtrofa.
Els éssers vius autòtrofs són aquells que utilitzen la matèria inorgànica, com gasos i sals minerals, i l'energia que poden aconseguir del sol o  l'energia química de determinades substàncies, per fabricar la matèria orgànica que necessiten per a realitzar els seus processos biològics. És a dir, són éssers que per a realitzar la funció de nutrició no requereixen ingerir matèria orgànica de l'exterior i per tant no necessiten de tots aquells òrgans i estructures de les quals depenen els éssers heteròtrofs.
I en què consisteix exactament la fotosíntesis?

El primer que cal dir és que aquest procés succeeix a les cèl·lules, concretament en els orgànuls cel·lulars anomenats cloroplast.
Ja vam comentar, en sessions anteriors, que els cloroplasts són orgànuls exclusius de la cèl·lula eucariota vegetal i que aquest orgànul conté una substància anomenada clorofil·la. Aquesta substància té la capacitat de modificar-se en presència de llum solar, fins al punt que si a més de llum hi ha aigua i diòxid de carboni és capaç, mitjançant una sèrie de reaccions químiques, de transformar totes aquestes substàncies en altres que la planta pot aprofitar i que la resta d'éssers vius necessita: la matèria orgànica o més concretament la glucosa.
La glucosa és un glúcid, és a dir un sucre, que desprès la planta, amb altres reaccions químiques es capaç de transformar en una altre substància anomenada midó que per a la planta és un reservori d'energia. Heu escoltat alguna vegada que les patates, l'arròs, la pasta o el pa s'han de menjar amb moderació perquè aporten molta energia per al cos? Doncs bé, tots aquests aliments tenen en comú que contenen midó, és a dir, tots aquests aliments tenen en comú que provenen del "magatzem d'energia" de les plantes.
La reacció química de la fotosíntesis és aquesta:

Fixeu-vos que la fotosíntesi necessita aigua i diòxid de carboni, és a dir, ha de captar de l'ambient aquestes dues substàncies i transportar-les a les cèl·lules exposades a la llum solar per a que aquestes puguin fer la reacció. A més, un cop feta, la planta també ha de ser capaç d'expulsar a l'exterior l'oxigen sobrant i que ja no necessita i de transportar la matèria orgànica per a que arribi a totes les cèl·lules de les plantes que desprès mitjançant la respiració cel·lular fabricaran la resta d'estructures que necessiten. És a dir, requereix d'una sèrie d'òrgans captadors de matèria, uns altres que permetin circular aquesta matèria per la planta i uns altres que permetin expulsar allò que la planta no necessita.
Veiem quins són aquest òrgans:

• Les arrels: són les encarregades de captar la humitat i les sals minerals que les plantes necessiten. Ho fan gràcies a la difusió, un procés que ja coneixem dels éssers heteròtrofs i que succeeix en uns pèls microscopis que presenta la superfície de les arrels. A aquesta barreja l'anomenem saba bruta. 

• Vasos llenyosos o xilema: es tracta d'una sèrie de tubs que s'encarreguen de conduir la saba bruta cap a les cèl·lules, on tindrà lloc la fotosíntesis.

• Vasos liberians o floema: un cop ha tingut lloc la fotosíntesis, es fa necessari distribuir tota la matèria orgànica generada per tota la planta. Això és possible gràcies als vasos liberians que condueixen el fluid enriquit en matèria orgànica o saba elaborada per tal que arribi a totes les cèl·lules.

• Tiges i fulles verdes: els teixits vegetals on té lloc la fotosíntesis són aquells, molt verds, on les cèl·lules tenen una alta concentració de cloroplasts, és a dir les fulles i tiges verdes. Una altra característica important de les cèl·lules de les fulles és la presència d'estomes. Els estomes són uns porus superficials localitzats en l'epidermis de les fulles i que regulen l'entrada i sortida dels gasos i del vapor d'aigua, és a dir funcionen com a petites bosses d'aire que s'obren i es tanquen per tal de realitzar l'intercanvi de gasos amb l'exterior.

Un cop sabem quins són els òrgans implicats en la nutrició podem descriure el procés complet:

1. L'aigua i les sals minerals són absorbides per les arrels formant la saba bruta que pujarà cap a les fulles a través dels vasos llenyosos.
2. Quan arriba a les fulles la saba bruta s'enriqueix amb diòxid de carboni gràcies als estomes i entra en les cèl·lules on gràcies a la llum solar es realitzarà la fotosíntesi en els cloroplasts que donarà lloc a glúcids i oxigen.
3. La barreja de glúcids, oxigen i aigua donarà lloc a la saba elaborada que viatjarà pels vasos liberians distribuint-se per tota la planta. L'oxigen i el vapor d'aigua sobrant serà expulsat a l'exterior a través dels estomes.

Bé, i les plantes només fan la fotosíntesis?
No. Les plantes també respiren. Les plantes també fan la respiració cel·lular als mitocondris i per tant també necessiten oxigen de la mateixa manera que ho fem nosaltres, ja que sinó no podrien fabricar tota la resta de substàncies que necessiten per desenvolupar-se
I quan ho fan? Sempre.
Tot i que la idea de que les plantes absorbeixen diòxid de carboni i expulsen oxigen durant el dia, i que durant la nit absorbeixen oxigen i expulsen diòxid de carboni, pot semblar lògica no ho és. Les plantes fan la fotosíntesis sols quan hi ha llum solar i per tant només la poden fer de dia, però respiren sempre, és a dir, durant tot el dia. El que passa és que la taxa de producció d'oxigen durant el dia és molt més elevada que la taxa de consum i per això els éssers vius autòtrofs són els principals responsables de la presència d'oxigen a l'aire i de que la resta d'éssers vius hi puguin respirar. És més, són els responsables que existeixi l'anomenada capa d'ozó, una acumulació excepcional d'oxigen que està situada a l'estratosfera (entre els 15 i 40km d'altitud) i que actua com a filtre dels raigs ultraviolats del Sol, molt perillosos per a la vida de la Terra.

Fins aquí la nutrició autòtrofa de les plantes i per tant la nutrició en general. En els pròxims post parlarem de la funció de relació i de la funció de reproducció.