Tema 4 Los organismos y la temperatura y la luz

Tema 4 Los organismos y la
temperatura y la luz
Ecología
Pedro Villar
Índice (parte de luz)
1. Concepto de radiación y luz, y regiones espectrales importante
2. La luz es un recurso para las plantas: conceptos de punto de compensación
lumínico, punto de saturación y rendimiento cuántico
3. La fotosíntesis conlleva un coste en pérdida de agua para las plantas terrestres:
concepto de eficiencia de uso del agua
4. Extinción de luz en el dosel de la vegetación: La ley de extinción de LambertBeer
5. Extinción de luz en el agua
6. Respuestas de aclimatación en las plantas a la falta de luz
7. Respuestas adaptativas en las plantas a la falta de luz
8. El exceso de luz produce la fotoinhibición y la fotodestrucción de los
fotosistemas
9. La luz también modula el ciclo de vida de los organismos
Ecología
Pedro Villar
Concepto de radiación y luz, y regiones
espectrales importante
Sólo una parte de la radiación que alcanza la superficie terrestre se
puede utilizar como recurso por parte de los vegetales: RADIACIÓN
FOTOSINTÉTICAMENTE ACTIVA (o luz)
Ecología
Pedro Villar
Concepto de radiación y luz, y regiones
espectrales importante
Región espectral
Longitud de
onda (nm)
Porcentaje de la
radiación total
Efectos sobre
fotosíntesis y
morgénesis
Ultravioleta
290-380
0-4
Leve
Radiación
fotosintéticamente
activa
380-710
21-46
Importante
Infrarojo
750-4000
50-79
Importante
Radiación de
longitud de onda
larga
4000-105
Nulo
Sólo una parte de la radiación que alcanza la superficie terrestre se
puede utilizar como recurso por parte de los vegetales: RADIACIÓN
FOTOSINTÉTICAMENTE ACTIVA (o luz)
Ecología
Pedro Villar
La luz es un recurso para las plantas: conceptos
de punto de compensación lumínico, punto de saturación
y rendimiento cuántico (φ)
Punto de
saturación
lumínico
Tasa neta de
fotosíntesis
(µmol m-2 s-1)
Punto de
compensación
lumínico
Tasa de
respiración
Ecología
Rendimiento
cuántico (φ)
0
Radiación fotosinteticamente
activa (µmol m-2 s-1)
Pedro Villar
La fotosíntesis conlleva un coste en pérdida de
agua para las plantas terrestres: concepto de eficiencia
de uso del agua
Quercus ilex (encina)
Zea mays (maíz)
Ecología
H2 O
CO2
Eficiencia
cantidad carbono asimilado (g)
de uso del agua =
cantidad agua transpirada (kg)
H2 O
CO2
Pedro Villar
Extinción de luz en el dosel de la vegetación: La
ley de extinción de Lambert-Beer
Smith and Smith 2007
Ih=Io e-K LAI
Ih= luz a una altura h en el dosel
Io=luz incidente en la parte superior del dosel
K=cote de extinción, es específico de cada
comunidad de plantas
LAI=Índice de área foliar por encima del punto h
El índice de área foliar
(LAI) de una
comunidad o una
población de plantas
es la superficie de
hojas por unidad de
superficie de suelo (m2
hojas / m2 suelo)
Ecología
Pedro Villar
Extinción de luz en el agua
Levinton, 2001
Si la radiación incidente en la
superficie del mar es 2000
µmol m-2 s-1, a 10 m solo llega
20-30 µmol m-2 s-1, que es la
radiación en la que muchas
plantas terrestres tienen su
punto
de
compensacion
luminico
Extinción de luz en una zona
cercana a la costa
Ecología
Pedro Villar
Respuestas de aclimatación en las plantas a la
falta de luz
Hoja aclimatada a
intensidades de luz
elevadas (hoja de sol)
Hoja aclimatada a
intensidades de luz
bajas (hoja de sombra)
100 µm
Fuente: Lambers et al
2008
Arabidopsis
thaliana
Smith and smith 2007
Ecología
Pedro Villar
Respuestas de aclimatación en las plantas a la
falta de luz
Atributo funcional
Espesor hoja y volumen del
mesófilo
Mayor
Menor
Densidad estomas
Mayor
Menor
Baja
Elevado
Concentración de clorofila
por unidad de peso foliar
Menor
Mayor
Proporción de Clorofila B
Menor
Mayor
Proporción de raíces con
respecto al resto de la
planta
Mayor
Menor
Proporción de hojas con
respecto al resto de la
planta
Menor
Mayor
Eficiencia de uso del agua
Mayor
Menor
Ángulo de inserción hoja
(horizontalidad hoja)
Ecología
Planta de sol Planta de sombra
Pedro Villar
Respuestas adaptativas en las plantas a la falta
de luz
Muchas de las respuestas adaptativas NO son las mismas que las de aclimatación
….algunas sí
Las especies de sombra o que se regeneran a
la sombra tienden a desarrollar:
1) Semillas grandes
2) Plántulas grandes
3) Tejidos de reserva importantes en raíces y
tallos donde acumulan muchos
carbohidratos de reserva
4) Crecer despacio: conflicto crecimiento y
supervivencia
Lambers et al. 2008
Ecología
5) Tejidos más resistentes a los patógenos y
herbívoros
Pedro Villar
Respuestas adaptativas en las plantas a la falta
de luz
Muchas de las respuestas adaptativas NO son las mismas que las de aclimatación
Poorter y Kitajima 2007
Ecology 88:1000-1011
Lambers et al. 2008
Ecología
Pedro Villar
El exceso de luz en combinación con el frío o el
estrés hídrico produce la fotoinhibición y la
fotodestrucción de los fotosistemas
Absorción
de luz por
pigmentos
Respuestas adapatativas
1) Ángulos foliares elevados
2) Elevada concentración de carotenoides
3) Tricoma reflectantes y presencia de
hipodermis que reduce luz en mesófilo
Fotosíntesi
s
Ecología
4) Antocianos que actuan de filtros
Pedro Villar
El exceso de luz en combinación con el frío o el
estrés hídrico produce la fotoinhibición y la
fotodestrucción de los fotosistemas
Calor y
fluorescencia
Calor y
fluorescencia
CO2
Sequía y
heladas
Fotosistema II
Fotosistema I
Flujo de
electrones
ATP y
NADPH2
Ciclo de
Calvin
Glucosa
La fotoinhibición es la reducción del
rendimiento cuántico de los fotosistemas
por disipación del exceso de luz por los
sistemas de fotoprotección de las plantas.
El problema surge cuando se hace crónico
Ecología
La fotodestrucción es la destrucción de
los pigmentos que absorben la luz por
exceso de la misma
Pedro Villar
La luz no sólo es un recurso sino que también es
una condición que modula el ciclo de vida de los
organismos
Rudbeckia fulgida
Ecología
Pedro Villar