TEMA 8. FOTOSÍNTESIS Y OTROS FACTORES AMBIENTALES
Los factores que consideramos son:
1. Disponibilidad de CO2
2. Respuesta de la fotosíntesis a la disponibilidad de agua
3. Efecto de la disponibilidad de nutrientes minerales
4. Temperatura de la hoja y fotosíntesis
1.DISPONIBILIDAD DE CO2
En el entorno de las plantas normalmente no varían los niveles de CO2 (Presión
ambiental Pa) pero si varía la concentración intercelular de CO2 (Presión intercelular Pi)
que es la que afecta a la fotosíntesis de la planta. Esta varía en función del
metabolismo de la planta y con otros factores ambientales como la disponibilidad de
agua o nutrientes. Las plantas tienden a tener una concentración fija porque ajustan la
velocidad de difusión a la de consumo, ajustando el grado de apertura estomática.
Todo esto se puede representar en
curvas A/ Pi que relacionan la
variación de la velocidad de
fotosíntesis neta (A) en relación con la
presión intercelular de CO2 en
pascales (Pi)
La planta tendrá unas condiciones
constantes en su ambiente y en el
laboratorio se varía la concentración
de CO2 para ver su respuesta.
Las curvas van a ser diferentes según la
concentración externa de CO2. Nos
dan información sobre como está aclimatada la planta, dependiendo de las
condiciones en las que vive, tendrá distintos ajustes para sobrevivir, y estos se
mostrarán en las curvas.
La primera zona lineal en la que aumenta proporcionalmente la asimilación del CO2
(fotosíntesis) y la presión intercelular. La fotosíntesis está limitada por el CO2 interno.
Llega un nivel en el que aun que siga aumentando el CO2 interno, la planta ya no
responde de forma lineal, sino que llega a un nivel de saturación. Esta etapa depende
de la regeneración de Ribulosa difosfato por el ciclo de Calvin.
El punto de inflexión nos marca la concentración de CO2 interna en la que la
fotosíntesis está colimitada por la disponibilidad de CO2 y la capacidad del Ciclo de
Calvin de regenerar.
La planta tiene ajustado su nivel interno de CO2 al punto colimitante, suele ser de 20-25
Pa.
Conductancia estomática es la pendiente de la recta que une la concentración CO2
interna con el CO2 ambiental.
Para 350ppm suelen tener unos valores de Pi entre 300-350ppm
Punto de compensación de CO2 (Γ/γ)gamma. Concentración de CO2 en el que la
fotosíntesis neta es 0, se compensa el rendimiento respiratorio con la fijación
fotosintética (40-50 ppm o 4-5 Pa). Por debajo de gamma la tasa de respiración supera
a la de fotosíntesis.
, Flujo electrónico. La curva superior, flujo electrónico en función de la disponibilidad de
CO2, es decir, haya que valores de CO2 aumenta y a cuáles se empieza a saturar.
El punto de inflexión que está marcado, coincide con la concentración interna de
CO2. Se gradúa el estoma para que sea el CO2 interno el que colimite con el proceso.
Hay una optima gestión de los recursos. La planta ajusta la concentración interna de
CO2 , de tal manera que la velocidad de difusión sea la misma que la velocidad de
consumo graduado (apertura estomática). El nivel de ajuste es aquel en el que el CO2
disponible es justamente el que limita la fotosíntesis, junto con la capacidad de usar
ese CO2 y que la maquinaria disponible este continuamente trabajando.
2. RESPUESTA DE LA FOTOSÍNTESIS A LA DISPONIBILIDAD DE AGUA
El agua es un factor limitante debido al proceso de transpiración, de tal forma que
cuando hay escasez de agua, la planta cierra los estomas para evitar la perdida de
agua, pero también impide la entrada de CO2, dificultando la fotosíntesis. La situación
ideal es un abundante suministro de agua que no limite la apertura estomática.
La apertura de los estomas facilita en mayor medida la pérdida de
agua que la entrada de CO2. El camino que siguen es el mismo pero
la conductancia del agua es mayor que la del CO2 lo que el
gradiente favorece la salida de agua frente a la entrada de CO2.
La fuerza conductora del agua es del orden de 50 veces mayor que
la del CO2.
Se puede expresar el efecto diferencial de abrir los estomas sobre la concentración
intercelular de CO2 (Ci), a la actividad fotosintética (A), a la transpiración (E, pérdida
de agua) y a la eficiencia del uso del agua (WUE).
Las distintas curvas muestran como varía la
concentración interna de CO2 , la traspiración,
eficiencia del uso del agua a medida que la
planta tiene los estomas abiertos.
El eje x es la conductancia estomática y el y son
el resto de valores.
A medida que se abren los estomas el CO2
interno (Ci) va aumentando gradualmente, al
igual que la actividad fotosintética (A) hasta la
saturación y la transpiración (E) y la eficiencia
del uso del agua disminuye de forma gradual.
Dependiendo de las condiciones ambientales de la planta, tenderá a ser más
eficiente la fotosíntesis pese a la pérdida de agua o hará menos la pérdida de agua a
pesar de una baja producción, si se encuentra en situación de déficit hídrico.
Aclimatación
En función de la disponibilidad de agua se ajustan las curvas de CO2,
En el ejemplo, tenemos plantas de judía, una en estado control y otra en déficit de
agua.
La planta control tiene una fase lineal hasta llegar a la fase de saturación (línea
punteada).
Los factores que consideramos son:
1. Disponibilidad de CO2
2. Respuesta de la fotosíntesis a la disponibilidad de agua
3. Efecto de la disponibilidad de nutrientes minerales
4. Temperatura de la hoja y fotosíntesis
1.DISPONIBILIDAD DE CO2
En el entorno de las plantas normalmente no varían los niveles de CO2 (Presión
ambiental Pa) pero si varía la concentración intercelular de CO2 (Presión intercelular Pi)
que es la que afecta a la fotosíntesis de la planta. Esta varía en función del
metabolismo de la planta y con otros factores ambientales como la disponibilidad de
agua o nutrientes. Las plantas tienden a tener una concentración fija porque ajustan la
velocidad de difusión a la de consumo, ajustando el grado de apertura estomática.
Todo esto se puede representar en
curvas A/ Pi que relacionan la
variación de la velocidad de
fotosíntesis neta (A) en relación con la
presión intercelular de CO2 en
pascales (Pi)
La planta tendrá unas condiciones
constantes en su ambiente y en el
laboratorio se varía la concentración
de CO2 para ver su respuesta.
Las curvas van a ser diferentes según la
concentración externa de CO2. Nos
dan información sobre como está aclimatada la planta, dependiendo de las
condiciones en las que vive, tendrá distintos ajustes para sobrevivir, y estos se
mostrarán en las curvas.
La primera zona lineal en la que aumenta proporcionalmente la asimilación del CO2
(fotosíntesis) y la presión intercelular. La fotosíntesis está limitada por el CO2 interno.
Llega un nivel en el que aun que siga aumentando el CO2 interno, la planta ya no
responde de forma lineal, sino que llega a un nivel de saturación. Esta etapa depende
de la regeneración de Ribulosa difosfato por el ciclo de Calvin.
El punto de inflexión nos marca la concentración de CO2 interna en la que la
fotosíntesis está colimitada por la disponibilidad de CO2 y la capacidad del Ciclo de
Calvin de regenerar.
La planta tiene ajustado su nivel interno de CO2 al punto colimitante, suele ser de 20-25
Pa.
Conductancia estomática es la pendiente de la recta que une la concentración CO2
interna con el CO2 ambiental.
Para 350ppm suelen tener unos valores de Pi entre 300-350ppm
Punto de compensación de CO2 (Γ/γ)gamma. Concentración de CO2 en el que la
fotosíntesis neta es 0, se compensa el rendimiento respiratorio con la fijación
fotosintética (40-50 ppm o 4-5 Pa). Por debajo de gamma la tasa de respiración supera
a la de fotosíntesis.
, Flujo electrónico. La curva superior, flujo electrónico en función de la disponibilidad de
CO2, es decir, haya que valores de CO2 aumenta y a cuáles se empieza a saturar.
El punto de inflexión que está marcado, coincide con la concentración interna de
CO2. Se gradúa el estoma para que sea el CO2 interno el que colimite con el proceso.
Hay una optima gestión de los recursos. La planta ajusta la concentración interna de
CO2 , de tal manera que la velocidad de difusión sea la misma que la velocidad de
consumo graduado (apertura estomática). El nivel de ajuste es aquel en el que el CO2
disponible es justamente el que limita la fotosíntesis, junto con la capacidad de usar
ese CO2 y que la maquinaria disponible este continuamente trabajando.
2. RESPUESTA DE LA FOTOSÍNTESIS A LA DISPONIBILIDAD DE AGUA
El agua es un factor limitante debido al proceso de transpiración, de tal forma que
cuando hay escasez de agua, la planta cierra los estomas para evitar la perdida de
agua, pero también impide la entrada de CO2, dificultando la fotosíntesis. La situación
ideal es un abundante suministro de agua que no limite la apertura estomática.
La apertura de los estomas facilita en mayor medida la pérdida de
agua que la entrada de CO2. El camino que siguen es el mismo pero
la conductancia del agua es mayor que la del CO2 lo que el
gradiente favorece la salida de agua frente a la entrada de CO2.
La fuerza conductora del agua es del orden de 50 veces mayor que
la del CO2.
Se puede expresar el efecto diferencial de abrir los estomas sobre la concentración
intercelular de CO2 (Ci), a la actividad fotosintética (A), a la transpiración (E, pérdida
de agua) y a la eficiencia del uso del agua (WUE).
Las distintas curvas muestran como varía la
concentración interna de CO2 , la traspiración,
eficiencia del uso del agua a medida que la
planta tiene los estomas abiertos.
El eje x es la conductancia estomática y el y son
el resto de valores.
A medida que se abren los estomas el CO2
interno (Ci) va aumentando gradualmente, al
igual que la actividad fotosintética (A) hasta la
saturación y la transpiración (E) y la eficiencia
del uso del agua disminuye de forma gradual.
Dependiendo de las condiciones ambientales de la planta, tenderá a ser más
eficiente la fotosíntesis pese a la pérdida de agua o hará menos la pérdida de agua a
pesar de una baja producción, si se encuentra en situación de déficit hídrico.
Aclimatación
En función de la disponibilidad de agua se ajustan las curvas de CO2,
En el ejemplo, tenemos plantas de judía, una en estado control y otra en déficit de
agua.
La planta control tiene una fase lineal hasta llegar a la fase de saturación (línea
punteada).
