Fisiología vegetal: respuestas de las plantas al CO₂, la luz, el O₂, la sequía y la salinidad

Resumen

El texto explica cómo responden las plantas a factores ambientales clave: concentración de CO₂ y O₂, intensidad lumínica, sequía y salinidad. Distingue el comportamiento de las plantas C₃ y C₄ en la fotosíntesis y la fotorrespiración, describe estrategias de adaptación al déficit hídrico y mecanismos frente a la salinidad. Incluye también el papel del fitocromo en la fotorregulación.

Puntos clave

El punto de compensación del CO₂ (C₀) es la concentración en la que la fotosíntesis neta es igual a cero; por encima de ella la fotosíntesis neta es positiva.
Las plantas C₄ no fotorrespiran, por lo que tienen mayor fotosíntesis neta con CO₂ bajo, pero se saturan antes que las C₃.
En las plantas C₃, al aumentar el O₂ aumenta la fotorrespiración y disminuye la fotosíntesis neta.
La fotosíntesis aumenta con la intensidad de luz hasta alcanzar un punto de saturación.
Las plantas halófitas toleran la salinidad, a diferencia de las glicófitas.
El fitocromo tiene dos formas: P660 (inactiva) y P730 (activa), interconvertibles mediante luz roja y roja lejana.

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Efectos del CO₂ en la Fotosíntesis

El punto de compensación del CO₂ (C₀) representa la concentración de CO₂ donde la fotosíntesis neta (Fn) es igual a cero. Para valores de [CO₂] ambiental mayores que C₀, la Fn siempre será positiva.

Diferencias en Fotorrespiración (Plantas C₃ vs. C₄)

Plantas C₃:: La fotorrespiración será menor cuando aumente la [CO₂], y por tanto, la fotosíntesis neta irá incrementándose y no llegará a saturarse con las [CO₂] atmosféricas.
Plantas C₄:: La fotosíntesis neta es mayor con [CO₂] bajas porque estas plantas no fotorrespiran. Sin embargo, se saturan antes que las C₃, y para altas [CO₂], las C₃ llegan a superarlas porque sus requerimientos de luz son menores.

Efecto de la Luz en la Fotosíntesis

A mayor intensidad de luz, mayor será la fotosíntesis hasta alcanzar un punto de saturación.

Respuestas de Plantas C₃ y C₄ a la Luz

Plantas C₃:: Con escasa iluminación, la planta umbrófila será más eficiente que la heliófila en términos de Fn, pero con luz intensa, la situación es inversa.
Plantas C₄:: No fotorrespiran y alcanzan, por lo general, valores de Fn superiores a las C₃, con curvas más prolongadas, ya que con frecuencia no llegan a saturarse con luz natural.

Efecto del O₂ en la Fotosíntesis

El efecto del oxígeno depende del mecanismo de fijación del CO₂. En las plantas C₃, al aumentar la [O₂], aumenta la fotorrespiración y disminuye la fotosíntesis neta. Las plantas C₄, por su parte, no fotorrespiran.

Adaptaciones a la Sequía

Las plantas han desarrollado diversas estrategias para sobrevivir en condiciones de déficit hídrico:

Pasar la sequía como semilla: Estrategia de evasión.
Disminución del gradiente térmico entre hojas y aire: Reduce la transpiración.
Tener órganos subterráneos: Almacenamiento de agua y protección.
Reducción de la tasa de transpiración:
- Reducción del tamaño de los estomas.
- Refuerzo de la epidermis.
- Incremento de la resistencia de la capa límite externa con pelos y secreción de aceites.
Reducción de la superficie transpirante:
- Enrollamiento de hojas en épocas de déficit hídrico.
- Hojas de menor tamaño.
- Abscisión foliar (pérdida de hojas).

Salinidad y Adaptaciones

La salinidad produce alteración fisiológica y daño debido a efectos osmóticos y específicos (afectando el metabolismo y la absorción de nutrientes). Las plantas halófitas toleran la salinidad, a diferencia de las glicófitas.

Mecanismos de Defensa contra la Salinidad

Exclusión de sales: Mediante una barrera osmótica.
Dilución de sales: A través de la acumulación de agua.
Eliminación de sales:
- Precipitación externa.
- Acumulación en pelos glandulares o vesículas.
- Pérdida de órganos (ej. hojas).
- Compartimentación celular (acumulación en la vacuola).
- Síntesis de solutos compatibles en el citoplasma.
- Síntesis de proteínas de estrés.

Fitocromo: Pigmento Clave en la Fotorregulación

El fitocromo es un pigmento fotorreceptor encontrado en las hojas que detecta cambios estacionales en la duración del día y la noche. Recibe una señal lumínica que desencadena diversas respuestas fisiológicas.

Sus dos formas principales son: P660 (inactiva) y P730 (activa). La interconversión entre estas formas, influenciada por la luz roja y roja lejana, regula procesos como la germinación, el crecimiento y la floración, incluyendo la fotoperiodicidad de día largo (PDL) y la fotoperiodicidad de día corto (PDC).

Preguntas frecuentes

¿Qué es el punto de compensación del CO₂?

Es la concentración de CO₂ a la que la fotosíntesis neta es igual a cero. Para concentraciones ambientales mayores que este punto, la fotosíntesis neta siempre es positiva.

¿Por qué las plantas C₄ tienen ventaja con CO₂ bajo?

Porque no fotorrespiran, de modo que su fotosíntesis neta es mayor con concentraciones bajas de CO₂. Aun así, se saturan antes que las C₃.

¿Qué efecto tiene el O₂ sobre la fotosíntesis en plantas C₃?

Al aumentar la concentración de O₂ aumenta la fotorrespiración y disminuye la fotosíntesis neta. Las plantas C₄ no fotorrespiran.

¿Qué diferencia las halófitas de las glicófitas?

Las halófitas toleran la salinidad, mientras que las glicófitas no. La salinidad afecta por efectos osmóticos y específicos sobre el metabolismo y la absorción de nutrientes.