Hispanopedia WikiEl punto de compensación lumínica ( I c ) es la intensidad lumínica en la curva de luz donde la tasa de fotosíntesis coincide exactamente con la tasa de respiración celular . En este punto, la absorción de CO 2 a través de las vías fotosintéticas es igual a la liberación respiratoria de dióxido de carbono, y la absorción de O 2 por respiración es igual a la liberación fotosintética de oxígeno. El concepto de puntos de compensación en general puede aplicarse a otras variables fotosintéticas, siendo la más importante la de la concentración de CO 2 : punto de compensación de CO 2 (Γ). El intervalo de tiempo durante el día en el que la intensidad lumínica es baja, por lo que el intercambio gaseoso neto es cero, se denomina punto de compensación.
En términos de asimilación, en el punto de compensación, la asimilación neta de dióxido de carbono es cero. Las hojas liberan CO₂ mediante fotorrespiración y respiración celular, pero el CO₂ también se convierte en carbohidratos mediante fotosíntesis. Por lo tanto, la asimilación es la diferencia en la tasa de estos procesos. A una presión parcial de CO₂ dada ( 0,343 hPa en la atmósfera de 1980 [ 1 ] ), existe una irradiación en la que la asimilación neta de CO₂ es cero. Por ejemplo, al amanecer y al anochecer, se puede alcanzar el punto de compensación lumínica I c a medida que disminuye la actividad fotosintética y aumenta la respiración. La concentración de CO₂ también afecta las tasas de fotosíntesis y fotorrespiración. Las concentraciones más altas de CO₂ favorecen la fotosíntesis, mientras que las concentraciones bajas de CO₂ favorecen la fotorrespiración, produciendo un punto de compensación de CO₂ Γ para una irradiación dada. [ 2 ]
Punto de compensación de luz
Como se definió anteriormente, el punto de compensación lumínica I c se da cuando no se produce asimilación neta de carbono. En este punto, el organismo no consume ni genera biomasa . El intercambio gaseoso neto también es cero en este punto.
I c es un valor práctico que se puede alcanzar durante las primeras horas de la mañana y las primeras horas de la tarde. La respiración es relativamente constante con respecto a la luz, mientras que la fotosíntesis depende de la intensidad de la luz solar .
Profundidad
En el caso de las plantas acuáticas, donde el nivel de luz a una profundidad determinada es prácticamente constante durante la mayor parte del día, el punto de compensación es la profundidad a la que la luz que penetra en el agua crea el mismo efecto equilibrado.
Punto de compensación de CO2
El punto de compensación de CO₂ ( Γ) es la concentración de CO₂ en la que la tasa de fotosíntesis coincide exactamente con la tasa de respiración. Existe una diferencia significativa en Γ entre las plantas C₃ y C₄ : en tierra, el valor típico de Γ en una planta C₃ oscila entre 40 y 100 μmol/mol, mientras que en las plantas C₄ los valores son menores , entre 3 y 10 μmol/mol. Las plantas con un mecanismo de concentración de carbono (MCC) más débil , como la fotosíntesis C₂ , pueden presentar un valor intermedio de 25 μmol/mol. [ 3 ] : 463
La unidad μmol/mol puede expresarse alternativamente como la presión parcial de CO₂ en pascales ; para condiciones atmosféricas, 1 μmol/mol = 1 ppm ≈ 0,1 Pa. Para la modelización de la fotosíntesis, la variable más importante es el punto de compensación de CO₂ en ausencia de respiración mitocondrial , también conocido como punto de fotocompensación de CO₂ (Γ*), el punto de compensación bioquímica de CO₂ de la Rubisco . Puede medirse mediante intercambio isotópico de gases en la hoja completa o estimarse en el método de Laisk utilizando un valor intermedio "aparente" de C* con corrección. [ 4 ] C* se aproxima a Γ* en ausencia de refijación de carbono, es decir, fijación de carbono a partir de productos de fotorrespiración. En plantas C₄ , ambos valores son inferiores a sus homólogos C₃ . En plantas C₂ que operan por refijación, solo C* es significativamente inferior. [ 5 ]
Como aún no es común cambiar rutinariamente la concentración de CO₂ del aire, los puntos de concentración son en gran medida teóricos, derivados de modelos y extrapolaciones, aunque se mantienen bien en estas aplicaciones. Tanto Γ como Γ* están linealmente relacionados con la presión parcial de oxígeno ( p (O₂ ) ) debido a la reacción secundaria de la Rubisco. Γ también está relacionado con la temperatura debido a la dependencia de la temperatura de las tasas de respiración. También está relacionado con la irradiación, ya que se requiere luz para producir RuBP (ribulosa-1,5-bisfosfato), el aceptor de electrones para la Rubisco. Con una irradiación normal, casi siempre habría suficiente RuBP; pero con una irradiación baja, la falta de RuBP disminuye la actividad fotosintética y, por lo tanto, afecta a Γ. [ 2 ]
El medio marino
La respiración se produce tanto en plantas como en animales a lo largo de toda la columna de agua, lo que resulta en la destrucción o utilización de materia orgánica, pero la fotosíntesis solo puede tener lugar a través de algas fotosintéticas en presencia de luz, nutrientes y CO₂ . [ 6 ] En columnas de agua bien mezcladas, el plancton se distribuye uniformemente, pero la producción neta solo se produce por encima de la profundidad de compensación. Por debajo de la profundidad de compensación hay una pérdida neta de materia orgánica. La población total de organismos fotosintéticos no puede aumentar si la pérdida supera la producción neta. [ 6 ] [ 7 ]
La profundidad de compensación entre la fotosíntesis y la respiración del fitoplancton en el océano debe depender de algunos factores: la iluminación en la superficie, la transparencia del agua, el carácter biológico del plancton presente y la temperatura. [ 7 ] El punto de compensación se encontró más cerca de la superficie a medida que uno se acerca a la costa. [ 7 ] También es más bajo en las estaciones de invierno en el Mar Báltico según un estudio que examinó el punto de compensación de múltiples especies fotosintéticas. [ 8 ] La porción azul del espectro visible, entre 455 y 495 nanómetros, domina la luz en la profundidad de compensación.
Una preocupación con respecto al concepto del punto de compensación es que asume que el fitoplancton permanece a una profundidad fija durante un período de 24 horas (marco temporal en el que se mide la profundidad de compensación), pero el fitoplancton experimenta un desplazamiento debido a que las isopicnas lo mueven decenas de metros. [ 9 ]
Véase también
Referencias
- ^ Datos medios anuales de CO 2 de ESRL / Mauna Loa,
- 1 2 Farquhar, GD; et al. (1982). "Modelado de la respuesta fotosintética a las condiciones ambientales". En Lange, OL; et al. (eds.). Ecología fisiológica de las plantas II. Relaciones hídricas y asimilación de carbono . Nueva York: Springer-Verlag. pp. 556– 558.
- ↑ Nobel, Park S. (2020). "8 Hojas y Flujos". Fisiología Fisicoquímica y Ambiental de las Plantas . págs. 409–488 . doi : 10.1016/B978-0-12-819146-0.00008-0 . ISBN 9780128191460. S2CID 243028576 .
- ↑ Walker, BJ; Cousins, AB (abril de 2013). "Influencia de la temperatura en las mediciones del punto de compensación de CO2: diferencias entre los métodos de Laisk y de intercambio de O2" . Journal of Experimental Botany . 64 (7): 1893–905 . doi : 10.1093/jxb/ert058 . PMC 3638825. PMID 23630324 .
- ↑ Peixoto, Murilo M.; Sabio, Tammy L.; Busch, Florián A.; Pacheco, Haryel DN; Moraes, Moemy G.; Portes, Tomás A.; Almeida, Rogerio A.; Graciano-Ribeiro, Dalva; Sage, Rowan F. (junio de 2021). "Elevada eficiencia de la fotosíntesis de C 3 en pastos de bambú: una posible consecuencia de una mayor refijación del CO 2 fotorrespirado" . Bioenergía GCB . 13 (6): 941– 954. doi : 10.1111/gcbb.12819 .
- 1 2 Sverdrup, HU (1953). "Sobre las condiciones de la floración primaveral del fitoplancton". Journal du Conseil . 18 (3): 287– 295. doi : 10.1093/icesjms/18.3.287 .
- 1 2 3 Gran, HH y Braarud, T. (1935). "Un estudio cuantitativo del fitoplancton en la Bahía de Fundy y el Golfo de Maine (incluyendo observaciones sobre hidrografía, química y turbidez)". Journal of the Biological Board of Canada . 1 (5): 279– 467. doi : 10.1139/f35-012 .
- ↑ King, RJ y Schramm, W. (1976). "Tasas fotosintéticas de algas marinas bentónicas en relación con la intensidad de la luz y las variaciones estacionales". Marine Biology . 37 (3): 215– 222. doi : 10.1007/bf00387606 . S2CID 85197994 .
- ↑Laws, E.A.; Letelier, R.M. & Karl, D.M (2014). "Estimating the compensation irradiance in the ocean: The importance of accounting for non-photosynthetic uptake of inorganic carbon". Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 93: 35–40. Bibcode:2014DSRI...93...35L. doi:10.1016/j.dsr.2014.07.011.
- Photosynthesis
