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I segreti delle microalghe: perché questi minuscoli organismi producono metà dell'ossigeno terrestre?
Sulla Terra, esiste una specie di minuscoli organismi che silenziosamente forniscono un importante supporto per la nostra sopravvivenza. Sono le microalghe. Questi organismi microscopici, invisibili a occhio nudo, sono principalmente fitoplancton e vivono in diversi sistemi di acqua dolce e marina. Possedendo le caratteristiche di una singola cellula, le microalghe possono vivere singolarmente, oppure in catene o colonie. A seconda della specie, le dimensioni delle microalghe variano da pochi micrometri a diverse centinaia di micrometri. A differenza delle piante superiori, le microalghe non hanno radici, steli o foglie, il che consente loro di adattarsi ad ambienti dominati da forze viscose.
Le microalghe sono organismi fotosintetici essenziali per la vita sulla Terra: producono circa la metà di tutto l'ossigeno e utilizzano l'anidride carbonica, un gas serra, per crescere in modo fotoautotrofico.
Le microalghe e i cianobatteri insieme costituiscono il fitoplancton, che domina la fotosintesi oceanica. Le microalghe, base della catena alimentare, forniscono energia, insieme ai batteri, a tutti i livelli trofici della biosfera. Con il mutare degli ecosistemi, le microalghe sono in grado di modificare la propria composizione chimica per adattarsi ai cambiamenti ambientali, il che conferisce loro una grande flessibilità nel modo in cui crescono e si riproducono.
Composizione chimica e applicazione delle microalghe
La composizione chimica delle microalghe non è un fattore fisso ed è influenzata da molti fattori, tra cui le differenze nelle specie e nelle condizioni di coltura. Alcune microalghe hanno la capacità di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente e di adattare di conseguenza la propria composizione chimica. Soprattutto in un ambiente carente di fosforo, sono in grado di sostituire i globuli fosfolipidici con lipidi privi di fosfati.
Le microalghe possono accumulare i prodotti desiderati modificando fattori ambientali quali temperatura, luce, pH, apporto di anidride carbonica, sali e sostanze nutritive, il che le rende una risorsa praticabile.
Inoltre, i segnali chimici secreti dalle microalghe hanno un'influenza importante sulla selezione delle prede, sulla difesa e sui comportamenti di fuga nella biosfera. Questi segnali chimici svolgono un ruolo importante nelle strutture ecologiche su larga scala, come la proliferazione delle alghe. Le microalghe costituiscono inoltre una fonte alimentare essenziale per numerose specie di acquacoltura, in particolare per i bivalvi filtratori.
Microalghe fotosintetiche e chemiosintetiche
I microrganismi fotosintetici e chemiosintetici possono formare una relazione simbiotica con l'organismo ospite e fornirgli vitamine e acidi grassi polinsaturi necessari per la crescita. Poiché queste cellule crescono nell'acqua, possono assorbire efficacemente acqua, anidride carbonica e altri nutrienti. Inoltre, sebbene l'olio di pesce sia molto apprezzato per i suoi acidi grassi omega-3, in realtà i pesci non producono questi omega-3, ma piuttosto li accumulano consumando microalghe.
Le microalghe possono accumulare notevoli quantità di proteine, a seconda della specie e delle condizioni di coltivazione; inoltre, poiché possono essere coltivate su terreni non agricoli, rappresentano una fonte proteica alternativa per l'alimentazione umana e animale.
Allo stesso tempo, le proteine delle microalghe vengono utilizzate anche nell'industria alimentare come addensanti o emulsionanti e stabilizzatori di schiuma per sostituire le proteine di origine animale. Alcune microalghe accumulano anche pigmenti, come clorofilla, carotenoidi e fotocianina, che possono essere estratti e utilizzati come coloranti.
Coltivazione di microalghe
Diverse specie di microalghe vengono prodotte in allevamenti in cattività e utilizzate per diversi scopi commerciali, tra cui l'alimentazione umana, come biocarburante, nell'acquacoltura di altri organismi, nella produzione di prodotti farmaceutici e cosmetici e come biofertilizzante. Tuttavia, la bassa densità cellulare rappresenta un importante ostacolo alla commercializzazione dei prodotti derivati dalle microalghe. Gli studi hanno dimostrato che il successo dei sistemi di coltivazione delle microalghe è influenzato da una serie di fattori, tra cui: la geometria e le dimensioni del sistema di coltivazione (chiamato reattore fotosintetico), l'intensità della luce, la concentrazione di anidride carbonica nella fase gassosa, i livelli di nutrienti (principalmente azoto, fosforo, potassio) e metodo di miscelazione delle colture.
Con il progresso della scienza e della tecnologia, la nostra ricerca sulle microalghe è diventata sempre più approfondita e il potenziale valore di questi piccoli organismi viene gradualmente sviluppato. In futuro, le microalghe potrebbero svolgere un ruolo importante nella lotta al cambiamento climatico globale e nell'aumento della disponibilità alimentare. Ma abbiamo riconosciuto e sfruttato appieno il valore di queste microalghe?
