Express Yourself 2016 Autori: M.G. Giordano, M. Nappa, N. Musso, V. Pizzuto, A. Murat, C. Nardone, E. Esposito (I D, LS. V.Cuoco-T.Campanella di Napoli, prof. C. Mattera)

1. Come possiamo sostenere la vita di diversi astronauti su una navicella spaziale in viaggio verso Marte per due anni (compreso ritorno)?
Questa è la domanda che ci siamo posti ,nei panni di fisici e botanici, ed è il cardine delle nostre ricerche.
Consideriamo i bisogni primari degli astronauti per quanto concerne la loro sopravvivenza: ossigeno, acqua e cibo. Se l’acqua è ricavabile e riciclabile, per gli
altri due la situazione è più complessa; ci soffermeremo in particolare sull’ossigeno.
Uno dei migliori modi per ricavare sia ossigeno che cibo sono le piante. In particolare, abbiamo appurato che la pianta migliore in grado di produrre ossigeno
secondo le nostre condizioni è l’Elodea, una pianta acquatica della famiglia delle idrocaritacee.
Vive nell'acqua dolce completamente sommersa, per cui viene spesso scambiata per un'alga. L'Elodea è anche chiamata "erbaccia acquatica" perché è
spesso infestante., ma si presta all'utilizzo di laboratorio per osservare, al microscopio,
le cellule vegetali, e, in particolare i cloroplasti, grazie all’elevata carnosità delle sue foglie affusolate.
Ci siamo muniti di questi strumenti:
BURETTA GRADUATA;
La buretta è uno strumento di misura utilizzato per il dosaggio
accurato di volumi dei liquidi. È formata da un tubo di vetro
graduato a diametro costante: ad un’estremità è presente
un'apertura, dall'altra un rubinetto. Si procede con il riempimento,
caricando la buretta dall'alto. Deve poi essere posizionata in
verticale e fissata con l'apposito sostegno. La lettura del valore di
volume sulla scala graduata deve essere effettuata con attenzione,
ponendo l'occhio alla stessa altezza del livello del liquido.
IMBUTO (di vetro, in modo da permetterci di osservare le bollicine
di O2 prodotte);
PIANTINA DI ELODEA (immersa nell’acqua);
LAMPADINA BLU; LAMPADINA VERDE; LAMPADINA ROSSA (100W).
Abbiamo posto l’Elodea sotto l’imbuto rovesciato colmo d’acqua ed
abbiamo fissato la buretta sul collo dell’imbuto, chiudendola in
cima cosi che l’aria non fuoriesca e in modo che tutto l’ossigeno
risultante dalla fotosintesi clorofilliana venga incanalato in essa.
Abbiamo infine orientato la luce di una lampadina blu sulla pianta,
ripetuto la struttura con le altre due lampadine e misurato l’O2
prodotto. Come?
Considerando che ad un’ora X noi leggessimo un valore Y
corrispondente al volume in ml di acqua presente nella buretta,
mentre successivamente ad un’ora X’ un valore Y’ inferiore a quello
iniziale, deduciamo che la differenza Δ = Y’-Y rappresenti il volume
di ossigeno prodotto nel tempo X’-X, che, risalendo la buretta, ha
esercitato una pressione sull’acqua tale da abbassarne il livello a
X’.
I risultati ottenuti sono descritti nel grafico sulla destra.
Luce rossa Luce verde Luce blu
t(min) V di O2(ml) V di O2(ml) V di O2(ml)
12h00’ 0,00 0,00 0,00
12h05’ 0,20 0,00 0,05
12h10’ 0,30 0,00 0,20
12h15’ 0,30 0,05 0,30
12h20’ 0,30 0,05 0,35
12h25’ 0,30 0,00 0,35
12h30’ 0,30 0,00 0,35
12h35’ 0,30 0,00 0,35
12h40’ 0,30 0,00 0,35
12h45’ 0,30 0,00 0,35 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 2 4 6 8 10 12
Luce rossa Luce verde Luce blu
Quindi, con quale tipo di luce dobbiamo coltivare la pianta? Possiamo alterare la
produzione di ossigeno attraverso il colore della luce?
Sappiamo che il colore che i nostri occhi percepiscono è solo una testimonianza della
frequenza della luce visibile, che influisce sulla produzione di ossigeno attraverso la
fotosintesi clorofilliana.
Di conseguenza abbiamo eseguito diversi esperimenti in laboratorio per verificare il
colore della luce più efficace, tra una rossa, una blu e una verde. Questo perché nello
spettroscopio (A) , ovvero lo strumento per l'osservazione e l'analisi della radiazione
elettromagnetica emessa da una sorgente, sono colori piuttosto distanti l’uno dall’altro,
permettendoci cosi di avere una vasta gamma di risultati.
Come è possibile notare attraverso il grafico la luce che ha permesso la maggiore
produzione di O2 è stata quella blu, al contrario di quella verde. Perché questo?
La clorofilla non assorbe tutte le lunghezza d'onda nella stessa maniera, come si può
osservare nella figura B: non assorbe la luce nella parte verde dello spettro; questa
infatti viene riflessa, mentre a frequenze che noi percepiamo come rosse ed in
particolare blu la clorofilla assorbe il maggior quantitativo di luce e quindi permette
una maggiore produzione di O2.
A
B
All'interno dello spettro più è ampia la
lunghezza d'onda della radiazione, più
lenta sarà la vibrazione dei fotoni, quindi
meno energia il fotone porterà.
L’Elodea rappresenta un anello
fondamentale dell'ecosistema
dei laghi; costituisce l'habitat
per numerosi invertebrati e
alcune specie di pesci vi trovano
riparo in età giovanile.
Classe 1°D
Giordano Matteo Gennaro
Nappa Marco
Musso Niccolò
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico
(la cui formula è 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2,
ovvero ha come reagenti diossido di carbonio,
acqua e come prodotti glucosio ed ossigeno)
grazie al quale le piante verdi e altri organismi
producono sostanze organiche.
Durante la fotosintesi, con la mediazione della
clorofilla, la luce solare permette di convertire
sei molecole di CO2 e sei molecole d'H2O in una
molecola di glucosio ,zucchero fondamentale per
la vita della pianta. Come sottoprodotto della
reazione si producono sei molecole di ossigeno,
che la pianta libera nell'atmosfera attraverso gli
stomi che si trovano nella foglia.
Dalle nostre ricerche dunque siamo giunti alla
conclusione che, sebbene in linea molto teorica,
una coltivazione di Elodee illuminate da luce blu
potrebbe costituire un’ipotesi plausibile per
garantire un costante approvvigionamento di
ossigeno in un’astronave.
Murat Alberto
Nardone Cesare
Pizzuto Vittorio
Liceo Scientifico/Linguistico
«V.Cuoco-T.Campanella»