Tema 13 Adaptaciones al ambiente Objetivo Comprender cmo

Tema 13 Adaptaciones al ambiente

Objetivo Comprender cómo afectan a la fotosíntesis las variaciones en los factores ambientales que inciden sobre dicho proceso.

Contenido Introducción n Concepto de factor limitante n Factores que afectan a la fotosíntesis n CO 2 n Luz n Temperatura n Fotosíntesis en el contexto de cambio climático n

Introducción

n El complejo proceso de fotosíntesis, con sus numerosos pasos que ocurren en varias etapas y tienen lugar en distintos compartimentos estructurales, se ve afectado por diversos factores, tanto ambientales como endógenos o propios de la planta, variables.

Concepto de factor limitante

n La velocidad de una reacción es determinada por el reactivo menos disponible, conocido como factor limitante.

Factores que afectan a la fotosíntesis

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n La fotosíntesis neta resulta un índice adecuado para estudiar el efecto de los factores ambientales sobre la acumulación de materia orgánica de la planta.

Factores internos y ambientales interaccionan entre sí n la radiación influye sobre la temperatura del aire, y ésta sobre su humedad relativa y también sobre la difusión del CO 2 n el ácido abscísico afecta al grado de apertura estomática n ciertas características epidérmicas (pelos, ceras) influyen sobre la proporción de luz absorbida

El CO 2

q. La difusión del CO 2 al cloroplasto es esencial para la fotosíntesis

Resistencia de la fase gaseosa n Resistencia de la capa límite o capa estacionaria n Resistencia estomática n Resistencia de los espacios aéreos del interior de la hoja

1. Resistencia de la fase gaseosa n La resistencia gaseosa al CO 2 se relaciona con la resistencia a la difusión del vapor de agua n gc=gw/1. 6 g=conductancia, g=1/r n Ci=Ca-A/gc n Ci, Ca= umol de CO 2. mol-1 n A= umol de CO 2 m-2 s-1 n gc , gw = mol de aire m-2 s-1 de aire

2. Resistencia de la fase líquida n Concentración efectiva de CO 2 del mesófilo n 30 -70% de la del aire que rodea a las hojas n niveles de CO 2 <Km en plantas C 3 n alta cantidad de rubisco en plantas C 3

La apertura de los estomas durante la absorción de CO 2 comporta un coste de agua para la planta n Se pierden entre 100 y 1000 moléculas de agua por cada molécula de CO 2 incorporado en la fotosíntesis n Estrategias C 4 y CAM

Efecto de la [CO 2] intercelular sobre la fotosíntesis http: //www. euita. upv. es/varios/biologia/Temas/tema_11. htm

La luz como factor ambiental más variable que afecta a la fotosíntesis

Hojas de sol (izquierda) y sombra (derecha) de Quercus petraea: c: cutícula; e: estoma; p: parénquima lacunar; m: parénquima en empalizada.

n El valor de iluminación señalado como I 0, es el punto de compensación lumínica y representa la cantidad de luz con la cual FN vale cero, debido a que FB se iguala a FR + RM.

n Con escasa iluminación, la planta umbrófila o esciófila será más eficiente que la heliófila, en términos de FN, pero con luz intensa esta relación se invierte.

n Las plantas C 4, que no fotorrespiran, alcanzan por lo general valores de FN superiores a los de las plantas C 3, ya que con frecuencia no llegan a saturarse con la luz natural.

q. La absorción de energía luminosa en las superficies foliares suele ser superior a su capacidad fotosintética

n Consecuencia n Exceso de reducción en los transportadores de la cadena de electrones n Acumulación de energía de excitación FOTOINHIBICIÓN

Procesos de disipación de energía luminosa • Vías fotoquímicas (consumen ATP y poder reducto • asimilación de CO 2 • fotorrespiración • reducción de nitrato y asimilación de amonio • reacción de Mehler • Vías no fotoquímicas • disipación térmica de energía de excitación • Fluorescencia

n La medida de la emisión de fluorescencia de las clorofilas es indicativa del funcionamiento fotoquímico de los cloroplastos, especialmente del PSII.

La temperatura

PROPIEDADES FISIOQUÍMICAS DE GASES O 2 Y CO 2 Temperatura (ºC) 5 15 25 35 [CO 2] 1, 424 1, 019 0, 759 0, 592 [CO 2] (µM en sol. ) [O 2] 21, 93 15, 69 11, 68 9, 11 0, 0429 0, 0342 0, 0283 0, 0244 [O 2] (µM en sol. ) [CO 2] 401, 2 319, 8 264, 6 228, 2 0, 0515 0, 0462 0, 0416 0, 0376 [O 2 ]

La temperatura óptima y máxima de la fotosíntesis aumentan con el CO 2 alto CO 2 Fotosíntesis aire normal Temperatura

Otros factores que afectan a la fotosíntesis

Disponibilidad de nutrientes en el suelo n N (enzimas y clorofilas) n P (ATP, compuestos del ciclo de Calvin) n Infecciones por organismos parásitos, simbióticos o patógenos n Contaminantes ambientales, en el aire (dióxido de azufre, ozono, óxidos del N…) y en el suelo (metales pesados…) n

Fotosíntesis en el contexto de cambio climático

Se preveen… n Incrementos de: casi 2 ppm CO 2 al año n 1 a 3, 5 º C de temperatura y 15 a 95 cm el nivel del mar antes del año 2100 n

Aclimatación a la fotosíntesis n Las plantas C 3 responden favorablemente a incrementos en los niveles de CO 2 … pero esta situación no dura mucho tiempo ¿Por qué? 1. la incapacidad de utilizar el exceso de carbohidratos reduce la actividad de la fuente 2. inhibición de la transcripción de genes nucleares de proteínas fotosintéticas (subunidad pequeña de la rubisco…)

n Las plantas pueden considerarse sumideros biológicos de CO 2 n PRIORIDAD DEL HOMBRE n Conservación de la vegetación