TEMA 13.Control fotosintesis y rendimiento fotosintetico

13.CONTROL
DE
LA
FOTOSINTESIS
RENDIMIENTO FOTOSINTETICO.
Y
Introducción. Eficiencia fotosintética y productividad
vegetal. Concepto de factor limitante y punto de
compensación. Factores que afectan a la fotosíntesis.
Plantas de sol y de sombra. Discriminación isotópica.
OBJETIVOS:
Se debe entender el papel de la luz en la fotosíntesis y
los procesos que intervienen en la excitación de la
clorofila que culminan con la sintesis de ATP y poder
reductor, cómo estos se usan para asimilar carbono,
nitrógeno y azúfre, el significado de la fotorrespiración y
sus diferencias con la respiración mitocondrial y las
adaptaciones del a diferentes condiciones climáticas.
INTRODUCCION: Eficiencia fotosintética y productividad
vegetal.
La atmósfera es un medio altamente oxidante, ya
que su contenido en O2 (21%) es elevado, frente al de
otros componentes como el CO2 (0,03% en volumen,
incrementándose desde la revolución industrial).
Pese a esta característica común, debemos recalcar
el hecho de que NO TODAS LAS PLANTAS TIENEN LA
MISMA EFICIENCIA FOTOSÍNTETICA, ya que hay muchos
factores que influyen en su rendimiento.
PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA.
Depende de las condiciones ambientales y de los
ecosistemas.
ZONAS
SUPERFICIE
106 km2)
(x PRODUCCIÓN
PRIMARIA
NETA
(x
106
Tm/año)
Bosques
tropicales
Bosques
templados
Praderas
Desiertos
Océanos
24,5
93.000
12,0
30.000
9,0
42,0
361
5.400
1.670
55.000
FOTOSINTESIS NETA, BRUTA. CONCEPTO DE FACTOR
LIMITANTE Y PUNTO DE COMPENSACION
La eficacia fotosintética va a depender de la
cantidad de cada uno de los factores que intervienen en
la reacción, y a su vez éstos pueden verse afectados por
factores climáticos.
En general, la producción en plantas C4, que no
presentan fotorrespiración, es mucho mayor que en
plantas C3.
Estos factores van a afectar a la FOTOSÍNTESIS
NETA (FN), ya que:
FN = FB - (FR + RM)
Esta fotosíntesis neta es la cantidad de O2 que
desprende la planta sin contar el que se emplea en la
fotorrespiración y en la respiración mitocondrial.
Estos factores se pueden comportar como
FACTORES LIMITANTES, entendiéndose por factor
limitante aquel que en un momento determinado
disminuye la eficiencia del proceso. Es difícil hablar de
un único factor limitante.
El proceso de fotosíntesis se va a limitar
de
acuerdo con el punto de saturación para ese factor
determinado (luz, CO2...)
PUNTO DE COMPENSACIÓN: cantidad de luz o CO2 a
la cual la fotosíntesis neta vale cero, debido a que el O2
obtenido es igual al consumido entre la fotorrespiración
y la respiración mitocondrial.
FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA FOTOSINTESIS
ENDÓGENOS (propios de la planta):
- Características propias del vegetal (estructurales,
bioquímicas): pueden ser debidas a adaptaciones a
condiciones adversas.
- Tipos C3, C4, CAM: dependiendo del tipo de planta,
llevarán a cabo unos procesos u otros.
- Densidad de estomas: depende de la especie.
- Sensibilidad de la planta a los diferentes factores.
- Edad de la hoja: con el paso del tiempo se pierde la
capacidad de formar nuevos estomas, y los que había
reaccionan de manera diferente ante los factores
externos.
- Área foliar
EXÓGENOS (propios del medio):
- Luz, aporte de energía (gráfica 1): la luz es la fuente
fundamental de poder asimilatorio. Si no hay más
factores limitantes, teóricamente a medida que aumente
la irradiación de luz aumentará la tasa fotosintética, pero
en la realidad esto no es así porque llega un punto en el
que los enzimas se saturan. Además la incidencia de luz
aumenta la temperatura y disminuye la humedad relativa,
cerrándose los estomas y disminuyendo la entrada de
CO2.
GRÁFICA 1. Influencia de la intensidad luminosa sobre la tasa de
fotosíntesis
- Concentración atmosférica de CO2 (gráfica 2), fuente de
C, empleado por la planta para producir materia
orgánica.
GRÁFICA 2. Influencia de la concentración de CO2 sobre la tasa
fotosintética
- Temperatura (gráfica 3)
GRÁFICA 3. Influencia de la temperatura sobre la tasa fotosintética
- Disponibilidad de agua, humedad relativa, apertura
estomática y difusión de CO2 (en plantas C3, a mayor
cantidad de CO2, menos fotorrespiración, ya que compite
con el O2 por la rubisco).
- Disponibilidad de nutrientes que afectan al desarrollo y
por tanto a la dinámica estomática y al área foliar, y que
también funcionan como cofactores.
- N, P, rubisco, clorofila, ATP, Intermediarios de Calvin:
encargados de fabricar la maquinaria proteica, y también
afectan a la estructura del cloroplasto.
- Organismos parásitos, simbiónticos y patógenos
- Contaminantes ambientales: pueden provocar efectos
negativos y también saturar el espacio foliar.
Para obtener la máxima eficiencia fotosintética esos
factores han de encontrarse en condiciones óptimas.
INTERACCION ENTRE FACTORES
Todos los factores, tanto endógenos como
exógenos, tienen efectos pleiotrópicos, es decir, que
existe una interacción entre ambos, por ejemplo, la
radiación afecta a la temperatura (a mayor radiación,
mayor temperatura), a la humedad relativa (a mayor
radiación, menor humedad relativa), a la difusión de CO2
y a la concentración de ácido abscísico, q a su vez
afecta a la apertura estomática, lo que trae consigo una
diferenciación de la epidermis (pelos, ceras) que influye
sobre luz absorbida.
PLANTAS DE SOL Y DE SOMBRA
Las condiciones ambientales van a provocar variaciones
a nivel bioquímico y estructural para intentar alcanzar un
rendimiento máximo. Un ejemplo de esto son las
adaptaciones presentes en las plantas según se
encuentren al sol o a la sombra.
PLANTAS DE SOL
- Hojas pequeñas, ya que
con menos superficie se
consigue un gran aporte
de energía.
Gran
densidad
de
estomas, puesto que una
de sus funciones es la
refrigeración
y
el
mantenimiento
de
la
temperatura.
- Parénquimas gruesos.
- Pocos cloroplastos y
pocos tilacoides apilados.
- Menor nº de pigmentos
antena.
- El N se emplea para la
síntesis de rubisco.
- Clorofila a/b = 4,5
-Clorofila/proteína soluble
= baja
PLANTAS DE SOMBRA
- Hojas grandes.
Poca
estomas.
densidad
de
- Parénquimas finos.
- Muchos cloroplastos y
muchos
tilacoides
apilados.
Más
cantidad
de
pigmentos antena.
- El N se emplea para la
síntesis de pigmentos.
- Clorofila a/b = 2,5
-Clorofila/proteína soluble
=alta
DISCRIMINACIÓN ISOTÓPICA
En la atmósfera, no sólo encontramos 12C, si no que
el CO2 contiene diferentes isótopos de C. Este criterio
puede ser analizado para descubrir si una planta es C3 o
C4, mediante el estudio de los componentes de su
materia orgánica, ya que las plantas C3 realizan una
discriminación isotópica, y sólo utilizan el 12C, mientras
que las C4 no discriminan entre isótopos, utilizando todo
el C disponible, y esto se ve reflejado en su composición.
Es una forma válida para distinguir entre plantas C3 y C4.
Toya Sánchez