Impacto de la Fotorrespiración en la Productividad Vegetal

¿Por qué la fotorrespiración se considera una ineficiencia para la productividad de las plantas C3?

La fotorrespiración en plantas C3 se considera una ineficiencia en su productividad debido a su alta tasa, lo cual contrasta con las plantas C4 y CAM que la minimizan. Diversas características explican este problema:

• El cierre estomático impacta negativamente en la difusión del CO₂, aumentando la actividad respiratoria y generando costes respiratorios para el mantenimiento de la planta.
• La enzima Rubisco puede actuar como RUBP, reaccionando con O₂ en lugar de CO₂ e iniciando la fotorrespiración. Esto provoca una pérdida de rendimiento.

Si bien existen otras características, estas representan el mayor gasto energético, lo que se traduce en una menor productividad. A pesar de la desventaja de la fotorrespiración, las plantas C3 no son menos óptimas, representando el 80% de la cubierta vegetal, a diferencia de las C4 y CAM que, al minimizar la fotorrespiración, aumentan su productividad.

¿Qué es la fotorrespiración?

La fotorrespiración es un proceso en plantas que consume O₂ y produce CO₂ en presencia de luz. Su balance es similar a la respiración, pero, a diferencia de esta, no genera energía, sino que la consume, representando un proceso negativo, contrario a la fotosíntesis.

La fotorrespiración se incrementa con la temperatura ambiente, especialmente en días claros y soleados. A mayor temperatura, mayor tasa de fotorrespiración, pudiendo incluso igualar la tasa de fotosíntesis, deteniendo el crecimiento de la planta.

Este proceso se inicia por la acción de la enzima Rubisco (ribulosa-1,5 bifosfato carboxilasa/oxigenasa), que actúa como oxigenasa, capturando oxígeno. Esto reduce la afinidad de la Rubisco por el CO₂, aumentando la afinidad por el O₂. A altas temperaturas, la Rubisco cambia su actividad, capturando oxígeno en lugar de CO₂. Este comportamiento explica la presencia de plantas C4 en medios áridos. A mayor temperatura y concentración de CO₂, mayor actividad de la Rubisco como oxigenasa.

¿Qué se entiende por eficiencia cuántica de la fotosíntesis?

La eficiencia fotosintética se define como la eficiencia cuántica real del fotosistema II, es decir, la eficiencia con la que los electrones son procesados en la fotosíntesis por la cantidad de luz absorbida.

Eficiencia cuántica en plantas C3 y C4 y su sensibilidad a variables ambientales:

Tanto las plantas C3 como las C4 contienen Rubisco y PEPcarboxilasa, presentando diversas adaptaciones para defenderse de las variables ambientales.

• Temperatura: La temperatura tiene un efecto poderoso sobre la fotosíntesis en plantas C3. Las plantas C4 toleran mejor las altas temperaturas que las C3.
• Luz: La luz afecta a la fotosíntesis a través de su intensidad, duración y longitud de onda, influyendo en las reacciones de alta y baja energía. Además, la luz afecta a todos los procesos morfogenéticos de las plantas.
• Eficiencia cuántica: Debido a la mayor demanda energética en el metabolismo de las plantas C4, su eficiencia cuántica es menor, presentando una mayor dependencia de la luz.
• Nitrógeno: Las plantas C4 utilizan el nitrógeno de manera más eficiente que las C3, permitiéndoles crecer en suelos pobres en este nutriente.
• CO₂: Las plantas C4 se adaptan mejor a los niveles de CO₂, mientras que las C3 muestran una dependencia lineal.