{"id":2126,"date":"2009-05-17T08:24:25","date_gmt":"2009-05-17T06:24:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=2126"},"modified":"2009-05-17T13:14:40","modified_gmt":"2009-05-17T11:14:40","slug":"%c2%bfde-verdad-que-sabeis-lo-que-es","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2009\/05\/17\/%c2%bfde-verdad-que-sabeis-lo-que-es\/","title":{"rendered":"\u00bfDe verdad que sab\u00e9is lo que es…?"},"content":{"rendered":"

La fotos\u00edntesis<\/strong><\/p>\n

La conocida ecuaci\u00f3n b\u00e1sica que describe la reacci\u00f3n endot\u00e9rmica por la cual se sintetiza una mol\u00e9cula de glucosa a partir de sus seis mol\u00e9culas de CO2<\/sub> y H2<\/sub>O, y 2’8 MJ de radiaci\u00f3n solar, es una simplificad\u00edsima caja negra. Una caja negra m\u00e1s realista ser\u00eda la siguiente:<\/p>\n

106 CO2<\/sub> + 90 H2<\/sub>O + 16 NO3<\/sub> + PO4<\/sub> + nutrientes minerales + 5’4 MJ de radiaci\u00f3n<\/p>\n

=<\/p>\n

3’258 g de protoplasma<\/a> (106 C, 180 H, 46 O, 16 N, 1 P y 815 g de cenizas minerales) + 154 O2<\/sub> + 5’35 MJ de calor disipado.<\/p>\n

Sin macronutrientes ni micronutrientes no se puede producir fitomasa, que est\u00e1 compuesta por los nutrientes b\u00e1sicos necesarios para todos los seres heter\u00f3trofos: az\u00facares complejos, \u00e1cidos grasos y prote\u00ednas.<\/p>\n

Para entender esta caja negra hay que comenzar por destacar la acci\u00f3n de unos pigmentos sensibles a la luz entre los cuales destacan las clorofilas. \u00c9stas absorben la luz en dos bandas estrechas, una entre 420 y 450 nm, y la otra entre 630 y 690 nm. As\u00ed, la energ\u00eda necesaria para la fotos\u00edntesis s\u00f3lo procede de la radiaci\u00f3n azul y roja a la que corresponde menos de la mitad de la energ\u00eda total de la insolaci\u00f3n. Esta parte de la radiaci\u00f3n fotosint\u00e9ticamente activa (RFA) no se utiliza en reducir CO2<\/sub>, sino en la regeneraci\u00f3n de compuestos consumidos durante la fijaci\u00f3n del gas.<\/p>\n

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La s\u00edntesis de fitomasa en el ciclo reductor del fosfato pentosa (RPP) – un proceso con varios pasos de carboxilaci\u00f3n por cat\u00e1lisis enzim\u00e1tica, reducci\u00f3n y regeneraci\u00f3n – tiene que empezar con la formaci\u00f3n de trifosfato de adenosina (ATP) y nicotinamida adenina dinucle\u00f3tido fosfato (NADP), que son los dos compuestos que suministran energ\u00eda a todas las reacciones biosint\u00e9ticas. La s\u00edntesis de las tres mol\u00e9culas de ATP y las dos de NADP que se necesitan para reducir cada mol\u00e9cula de CO2<\/sub> requiere de diez cuantos de radiaci\u00f3n solar con longitud de onda pr\u00f3xima al pico rojo de absorci\u00f3n de la clorofila (680 nm). El carbono procedente del CO2<\/sub>, combinado con el hidr\u00f3geno del agua y con los micronutrientes, dar\u00e1 lugar a nueva fitomasa que contiene 465 KJ\/mol.<\/p>\n

La cantidad de energ\u00eda de un cuanto de luz roja es de 2’92\u00d710-19<\/sup> J (el producto de la constante de Planck<\/a>, 6’62\u00d710-34<\/sup> por la frecuencia de la luz, que a su vez es el cociente entre la velocidad de la luz y la longitud de onda).<\/p>\n

Un einstein (definido como un mol o n\u00famero de Avogadro, 6’02\u00d71023<\/sup>) de fotones<\/a> rojos tiene una energ\u00eda aproximadamente igual a 17 Kg. Suponiendo que la RFA es el 45% de la luz directa, la eficiencia global de la fotos\u00edntesis es del 11%, que equivale a 456\/(1.760\/0’43). Esta eficiencia se reduce por lo menos en una d\u00e9cima parte m\u00e1s si tenemos en cuenta la reflexi\u00f3n de la luz en las hojas y la p\u00e9rdida que supone atravesar la cubierta vegetal. Ninguna planta, sin embargo, se acerca siquiera a esta eficiencia te\u00f3rica, porque parte de la luz absorbida por las clorofilas (generalmente, el 20 – 25 por ciento) vuelve a ser emitida en forma de calor, debido a que los pigmentos no pueden almacenar la luz y las reacciones enzim\u00e1ticas no se producen con suficiente velocidad como para utilizar completamente el flujo de energ\u00eda incidente. En la respiraci\u00f3n se cede el carbono fijado en el metabolismo de la planta y en el mantenimiento de las estructuras que la soportan.<\/p>\n

Para cada especie, la tasa con la que se pierde carbono est\u00e1 determinada principalmente por el tipo de fotos\u00edntesis. As\u00ed, existen diferencias sustanciales entre las plantas C3<\/sub> y C4<\/sub>. La respiraci\u00f3n a escala de una comunidad o ecosistema depende del estado de crecimiento, y var\u00eda entre menos del 20 por ciento en plantas j\u00f3venes en r\u00e1pido crecimiento, hasta m\u00e1s del 90 por ciento en bosques maduros.<\/p>\n

Con una p\u00e9rdida del 25 por ciento para la reacci\u00f3n, y otro tanto para la respiraci\u00f3n, la eficiencia fotosint\u00e9tica es ligeramente superior al 5 por ciento. En este punto, las estimaciones te\u00f3ricas y los valores reales coinciden, ya que el valor medio de fotos\u00edntesis neta en plantas muy productivas y en condiciones \u00f3ptimas y durante cortos periodos de tiempo, oscila entre el 4 y el 5 por ciento. La mayor\u00eda de las plantas rinden en funci\u00f3n de los nutrientes, especialmente nitr\u00f3geno y agua, o por las bajas temperaturas en las regiones de mayor altura y latitud. Los mejores rendimientos en sistemas naturales muy productivos, como los humedales y los cultivos, est\u00e1n entre el 2 y el 3 por ciento. En otros ecosistemas, como los pantanos tropicales templados y los bosques templados, el rendimiento de la transformaci\u00f3n es del 1’5 por ciento, y en las praderas muy \u00e1ridas s\u00f3lo del 0’1 por ciento. Globalmente, la producci\u00f3n anual es, al menos, de 100.000 millones de toneladas de fitomasa, que se sintetizan con un rendimiento medio del 0’6 por ciento.<\/p>\n

La fotos\u00edntesis en los oc\u00e9anos, muy afectada por la escasez de nutrientes, es incluso menos eficiente. La productividad medie es de poco m\u00e1s de 3 MJ\/m2<\/sup> y se realiza con un rendimiento fotosint\u00e9tico del 0’06 por ciento. La media ponderada total es 0’2 por ciento, es decir, que s\u00f3lo uno de cada 500 cuantos de energ\u00eda solar que llega a la superficie de la Tierra se transforma en energ\u00eda de biomasa en forma de tejido vegetal.<\/p>\n

La mayor parte de esta energ\u00eda se almacena en forma de az\u00facares simples, que contienen m\u00e1s energ\u00eda, y que s\u00f3lo se encuentran en las semillas.<\/p>\n

La mayor parte de la fitomasa est\u00e1 en los bosques. En los oc\u00e9anos, los principales productores son los organismos que componen el fitoplancton, que son muy peque\u00f1os y flotan libres. Su tama\u00f1o var\u00eda entre algo menos de 2 y 200 \u03bcm de di\u00e1metro y est\u00e1n formados por cantidades variables de bacterias y protoctistas eucari\u00f3ticos. Las cianobacterias cocoides son tan abundantes en algunas aguas oligotr\u00f3picas que pueden ser las responsables de la mayor parte de la producci\u00f3n de fitoplancton.<\/p>\n

Los protoctistas fotosintetizadores var\u00edan entre los m\u00e1s peque\u00f1os flagelados pigmentados (como las criptomonas y crisofitos), hasta las diatomeas y dinoflagelados, que son mayores (m\u00e1s de 10 mm) y generalmente dominantes. Las diatomeas est\u00e1n formadas por c\u00e9lulas sin flagelos, con paredes de silicio amorfo mezclados con otros compuestos org\u00e1nicos. Presentan una sorprendente y amplia variedad de dise\u00f1o, desde las que tienen simetr\u00eda central (las de forma radial son las dominantes en el oc\u00e9ano), a las pennadas (simetr\u00eda lateral), y otras forman largas cadenas.<\/p>\n

La productividad de fitoplancton est\u00e1 controlada por la temperatura del agua y por la disponibilidad de radiaci\u00f3n solar y nutrientes. La temperatura no es determinante, porque muchas especies son muy adaptables y consiguen una productividad similar en distintos ambientes. Aunque es frecuente la adaptaci\u00f3n a diferentes condiciones lum\u00ednicas, tanto el volumen como en contenido en clorofila de las diatomeas aumenta con la intensidad de la luz. En el mar abierto, la mayor limitaci\u00f3n es la cantidad de nutrientes disponibles.<\/p>\n

Entre las carencias que m\u00e1s limitan la producci\u00f3n de fitoplancton est\u00e1 la de nitr\u00f3geno, el macronutriniente m\u00e1s importante, la de f\u00f3sforo, y la de algunos otros micronutrientes clave como el hierro y el silicio.<\/p>\n

Los medios menos productivos de la Tierra est\u00e1n en la capa superficial y la capa inmediatamente inferior de los oc\u00e9anos. En el mar abierto, las concentraciones m\u00e1s altas de nutrientes se encuentran entre los 500 y los 1.000 metros, a bastante m\u00e1s profundidad que la zona euf\u00f3rica, capa en la que penetra la luz solar y que se extiende a unos 100 metros en las aguas transparentes.<\/p>\n

El peque\u00f1\u00edsimo tama\u00f1o de los productores dominantes es una adaptaci\u00f3n eficaz a la escasez de nutrientes, ya que cuanto mayor sea el cociente entre la superficie y el volumen, y m\u00e1s lento el hundimiento de las c\u00e9lulas de fitoplancton en la capa euf\u00f3rica, mayor es la tasa de absorci\u00f3n de nutrientes.<\/p>\n

Cuando las corrientes elevan a la superficie las aguas fr\u00edas y cargadas de nutrientes, la producci\u00f3n de fitoplancton aumenta sustancialmente. Las aguas costeras de Per\u00fa, California, noroeste y sudoeste de \u00c1frica, y de la India occidental son ejemplos destacados de ascensi\u00f3n costera de aguas fr\u00edas. Tambi\u00e9n se dan casos de ascensi\u00f3n mar adentro en la mitad del Pac\u00edfico, cerca del ecuador y en las aguas que rodean la Ant\u00e1rtida. Otras zonas altamente productivas se encuentran en las aguas poco profundas cercanas a la costa que est\u00e1n enriquecidas por el aporte continental de nutrientes. Este enriquecimiento, con una proporci\u00f3n N\/P muy descompensada, es especialmente elevados en los estuarios adonde van a parar grandes cantidades de aguas residuales y fertilizantes.<\/p>\n

Las diferentes medidas de la productividad en las aguas oligotr\u00f3ficas de los mares subtropicales y de las aguas eutr\u00f3ficas con corrientes ascensionales, var\u00edan entre menos de 50 gC\/m2<\/sup> y 1 gC\/m2<\/sup>, m\u00e1s de un orden de magnitud. Las estimaciones de la producci\u00f3n global de fitoplancton est\u00e1n comprendidas entre 80.000 y 100.000 millones de toneladas, que representan entre dos tercios y cuatro quintos de la fitomasa total terrestre. Contrasta con el resultado anterior el hecho de que, dado el corto periodo de vida del fitoplancton (1 – 5 d\u00edas), la fitomasa marina represente s\u00f3lo una peque\u00f1a fracci\u00f3n de todo el almacenamiento terrestre.<\/p>\n

La distribuci\u00f3n espacial del fitoplancton muestra zonas delimitadas que se extienden a escala local y global. La exploraci\u00f3n desde los sat\u00e9lites es, con gran diferencia, la que permite detectar con mayor precisi\u00f3n las concentraciones de clorofila y la que ha posibilitado obtener las pautas de la distribuci\u00f3n de fitoplancton. En las aguas que rodean la Ant\u00e1rtida se observa claramente una distribuci\u00f3n asim\u00e9trica en dos bandas casi conc\u00e9ntricas. La mejor distribuci\u00f3n se explica por el hecho de que se deba a corrientes circumpolares y a la abundancia de \u00e1cido silic\u00edlico. Pero las zonas de mayor riqueza de fitoplancton se encuentran cerca de los continentes donde los r\u00edos arrastran abundantes nutrientes disueltos.<\/p>\n

El fitoplancton es la base energ\u00e9tica de las intrincadas pir\u00e1mides tr\u00f3ficas. Las cadenas alimenticias en el oc\u00e9ano, generalmente, son redes complicadas. Una gran parte de la fitomasa disponible no la consumen directamente los herb\u00edvoros, sino que primero se almacena en dep\u00f3sitos de materia muerta que, transformada por bacterias, se convertir\u00e1 en alimento para otros seres heter\u00f3trofos.<\/p>\n

La gran producci\u00f3n de fitoplancton puede alimentar grandes cantidades de zoomasa. El kril, peque\u00f1os crust\u00e1ceos parecidos a las quisquillas que se alimentan de diatomeas, son los organismos m\u00e1s abundantes en la superficie del mar; sus densas acumulaciones pueden contener hasta mil millones de individuos y su producci\u00f3n anual de zoomasa quiz\u00e1 llegue hasta los 1.300 millones de toneladas. Esta prodigiosa cantidad de zoomasa sirve de alimento a focas, calamares y peces, as\u00ed como a los mayores carn\u00edvoros de la biosfera, las especies de ballenas con barbas que se alimentan filtrando el agua.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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