Tema 4 Los organismos y la temperatura y la luz

Transcripción

1 Tema 4 Los organismos y la temperatura y la luz

2 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 Lambert- Beer 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

3 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)

4 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 Leve Radiación fotosintéticamente activa Importante Infrarojo Importante Radiación de longitud de onda larga 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)

5 La luz es un recurso para las plantas: conceptos de punto de compensación lumínico, punto de saturación y rendimiento cuántico (φ) Tasa neta de fotosíntesis (µmol m -2 s -1 ) Punto de saturación lumínico Punto de compensación lumínico Tasa de respiración 0 Rendimiento cuántico (φ) Radiación fotosinteticamente activa (µmol m -2 s -1 )

6 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) H 2 O CO 2 Eficiencia de uso del agua = H 2 O CO 2 cantidad carbono asimilado (g) cantidad agua transpirada (kg)

7 Extinción de luz en el dosel de la vegetación: La ley de extinción de Lambert-Beer Smith and Smith 2007 I h = luz a una altura h en el dosel I h =I o e-k LAI 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 (m 2 hojas / m 2 suelo)

8 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 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

9 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

10 Respuestas de aclimatación en las plantas a la falta de luz Atributo funcional Planta de sol Planta de sombra Espesor hoja y volumen del mesófilo Densidad estomas Ángulo de inserción hoja (horizontalidad hoja) Concentración de clorofila por unidad de peso foliar Proporción de Clorofila B Proporción de raíces con respecto al resto de la planta Proporción de hojas con respecto al resto de la planta Eficiencia de uso del agua Mayor Mayor Baja Menor Menor Mayor Menor Mayor Menor Menor Elevado Mayor Mayor Menor Mayor Menor

11 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 ) Tejidos más resistentes a los patógenos y herbívoros

12 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: Lambers et al. 2008

13 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 Fotosíntesi s Respuestas adapatativas 1) Ángulos foliares elevados 2) Elevada concentración de carotenoides 3) Tricoma reflectantes y presencia de hipodermis que reduce luz en mesófilo 4) Antocianos que actuan de filtros

14 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 CO 2 Sequía y heladas Fotosistema II Flujo de electrones Fotosistema I ATP y NADPH 2 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 La fotodestrucción es la destrucción de los pigmentos que absorben la luz por exceso de la misma

15 La luz no sólo es un recurso sino que también es una condición que modula el ciclo de vida de los organismos Rudbeckia fulgida