Aqu @teach: Macro- e micronutrienti

Gli elementi dell’universo

Ci sono 92 elementi presenti in natura sulla Terra. Alcuni sono molto ben studiati, altri non affatto: ad esempio l’astatina (Bryson 2003). Il problema è che alcuni elementi sono molto rari. Ad esempio, solo 24,5 grammi di francium si verificano in qualsiasi momento in tutta la crosta terrestre. Solo circa 30 degli elementi presenti in natura sono diffusi sulla Terra, e pochissimi sono importanti per la vita (Figura 1). Nel sistema solare, le stelle in generale, e probabilmente l’universo nel suo complesso, gli elementi più abbondanti sono gli elementi più leggeri: oltre il 75% di idrogeno (H), il 25% di elio (He), circa l'1% tutto il resto. Nella categoria «tutto il resto» anche gli elementi numerati sono più abbondanti degli elementi numerati dispari. L’abbondanza tende a diminuire rapidamente con l’aumento del numero atomico. Tuttavia, carbonio (C), ossigeno (O), magnesio (Mg), silicio (Si) e ferro (Fe) sono anomalamente elevati rispetto a queste tendenze generali, mentre litio (Li), berillio (Be) e boro (B) sono anormalmente bassi. Nella crosta terrestre l’ordine di abbondanza è O (< 50%), Si (> 20%), Al, Fe, Mg, Ca, Na e K. Questi sono tutti i tipi di elementi di cui le rocce sono per lo più fatte. Nella Terra nel suo complesso, a causa del nucleo e del mantello, Fe, Ni, e Mg, diventano più comuni, mentre O, Si, Al rimangono i principali costituenti complessivi (Tabella 1). Per quanto riguarda la vita, gli elementi hanno funzioni diverse (Tabella 2). Ci siamo evoluti per utilizzare o tollerare gli elementi, ma viviamo entro ristretti intervalli di accettazione. Di norma, la nostra tolleranza per gli elementi è direttamente proporzionata alla loro abbondanza nella crosta terrestre (Bryson 2003).

Figura 1: Distribuzione di elementi presenti in natura noti o ritenuti essenziali per la vita nella tavola periodica. La comprensione dell’importanza ecologica di C, N e P è molto più avanzata di quanto non sia per gli altri elementi (ridisegnata dopo [Da Silva & Williams 2001)](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=qXbKF1Pw_GsC&oi=fnd&pg=PA1&dq=frausto%2Bda%2Bsilva%2Bwilliams%2B1991&ots=5sIBR1y-ff&sig=TZD2weGModya5xGj7Y5 AAZMHUOC%23V%3Donepage&q=frausto%20DA%20SILVA%20Williams%201991&f=false)

Tabella 1: La presenza di elementi in% peso secco della crosta terrestre, alghe verdi e animali (dati provenienti da fonti diverse) rispetto alla lattuga coltivata in un sistema idroponico, e all’alimentazione dei pesci (Schmautz, dati inediti). Si noti che la frequenza (e con quella la disponibilità) degli elementi nella crosta terrestre non corrisponde alla frequenza negli esseri viventi

Macro- e micronutrienti e il loro ruolo negli organismi

Gli elementi chimici hanno ruoli diversi e sono principalmente coinvolti in diverse funzioni in un organismo (Tabella 2). Gli organismi non richiedono tutti questi elementi nelle stesse quantità. Alcuni elementi sono richiesti in grandi quantità, mentre altri sono richiesti in quantità minuti. Ciò è ben illustrato dalla formula stechiometrica tentativa per un essere umano vivente ([Sterner & Elser 2002):](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3Donepage&q=sterner%20elser%20 steichiometry&f=false)

Ciò significa che per ogni atomo di cobalto (Co) nel nostro corpo, ci sono 132 milioni di atomi di ossigeno (O). Le principali esigenze nutrizionali di piante e animali, senza le quali non sono in grado di completare un normale ciclo di vita, sono illustrate nella figura 2. I macronutrienti sono necessari in quantità maggiori. I micronutrienti sono richiesti in quantità minuti.

Tabella 2: Funzioni primarie e elementi chimici (o ioni associati) coinvolti nella loro esecuzione per gli organismi (modificati da [Sterner & Elser 2002](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3 DonePage&q=Sterner%20ELSER%20STOICHIometry&f=False)). Elementi con un ruolo relativamente minore sono indicati tra parentesi

Figura 2: Requisiti nutrizionali delle piante e degli animali. Si noti che l’acqua (necessaria a tutti gli esseri viventi) non è inclusa nel grafico. Gli animali ottengono le loro sostanze nutritive dal cibo e dalle bevande. Le piante, ad eccezione di quelle parassitarie e carnivore, assorbono gli elementi nutritivi essenziali dal loro ambiente (aria, soluzione del suolo, soluzione nutritiva)

*Copyright © Partner del progetto Aqu @teach. Aqu @teach è un partenariato strategico Erasmus+ per l’istruzione superiore (2017-2020) guidato dall’Università di Greenwich, in collaborazione con l’Università di Scienze Applicate di Zurigo (Svizzera), l’Università Tecnica di Madrid (Spagna), l’Università di Lubiana e il Centro Biotecnico Naklo (Slovenia) . *