RADIACIÓN

1. RADIACIÓN: UNIDADES Y DEFINICIONES La luz se compone de infinidad de partículas muy pequeñas, carentes de masa, denominadas “fotones”. Flujo luminoso o potencia luminosa o radiación luminosa: cantidad de luz emitida por una fuente luminosa. Es un factor que depende únicamente de las propiedades intrínsecas de la fuente. Su unidad es el lumen (lm). Iluminancia: luz que llega a una superficie determinada. Su unidad es el lux, equivale al flujo luminoso de un lumen que incide homogéneamente sobre una superficie de un metro cuadrado. El lumen mide la “cantidad” de radiación que emite la fuente por segundo, es decir, cuánta energía lumínica es emitida por una fuente luminosa determinada en un segundo, mientras que el lux mide cuánta de esa energía llega a una superficie dada en el mismo tiempo. La principal diferencia entre el lumen y el lux, es que en la medida de lux influyen parámetros como el reflector que tenga la luminaria, la distancia de las lámparas al objeto iluminado, el medio que hay entre lámparas y objeto iluminado (aire, agua,...), ya que mide la cantidad de energía que llega al objeto iluminado, mientras que el lumen mide cuanta energía sale de la lámpara.

2. La forma que recibe la iluminación el ojo humano es muy diferente que la recibe un vegetal. La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz visible" y está compuesta por radiaciones de poca energía, con longitudes de onda que van de 400 a 700 nm (nm = nanómetro = 10-7 cm). La luz de menor longitud de onda  (400 nm) es de color violeta; le sigue la de color azul; después tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último, a 700 nm, la luz roja con la que termina el espectro visible. Antes del violeta, es decir a longitudes de onda menores de 400 nm, existen radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir, llamadas ultravioleta. Otras radiaciones de alta energía, y por lo tanto peligrosas para la vida, son los llamados rayos X y las radiaciones gamma. Por su parte, a longitudes de onda mayores que la de la luz roja (700 nm) existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio. Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10–19 joules; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

3. λ (longitud de onda): Distancia espacial entre dos máximos consecutivos de la onda en la dirección de propagación (1mm=1000 nm) 1 nm = 10 –9 m

4. PAR es Photosynthetically active radiation, se refiere al rango de longitudes de onda 400-700 nm que los organismos fotosintéticos pueden aprovechar para realizar la fotosintesis. Se mide en micro-moles or micro-Einstein. El sol emite un PAR de 2000 mE. En un día de verano, podemos tener una medida de luminosidad de 100.000 lux (100 klux) que es el equivalente aproximado a 400-450 W/m2 (medida de radiación PAR).

5. UNIDADES μmoles de fotones /m2 y s Iluminancia: lux = 1 lumen/m2 (Iluminancia). 1 microEinstein/m2/s = 1 micromol/m2/s = 51,2 lux (luz natural) Radiación: W/m2. Se usa mucho en iluminación artificial (Irradiación). 1 W/m2 = 235,52 lux = 4,6 micromoles/m2/s

6. PLANTAS C3, C4 Y CAM • RuBisCO es la forma abreviada con que normalmente se designa a la enzima cuyo nombre completo es ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa oxigenasa. Esta enzima tiene un doble comportamiento catalizando dos procesos opuestos: • Primero la fijación del CO2 a una forma orgánica, lo que justifica su clasificación como carboxilasa. • Segundo, la fotorrespiración, en la que actúa como oxigenasa del mismo sustrato. • La RuBisCO es la proteína más abundante en la biosfera. • Todas las plantas fijan el carbono a través de un ciclo fotosintético que involucra sobre todo intermediarios que contienen tres átomos de carbono. • Se denominan plantas C3 a las que solamente disponen de ese ciclo básico. Son cultivos de zonas templadas que se saturan de luz con 200-300 J m-2 s-1. Existen otras denominadas plantas C4 que utilizan, además del ciclo de síntesis de tres carbonos, otro con compuestos de cuatro carbonos. • Una característica de estas especies, sobre todo tropicales, que incluyen la caña de azúcar, el sorgo, el maíz y otros pastos, es la presencia de dos cloroplastos de distinto tipo. Las plantas de C4 no exhiben prácticamente ningún síntoma de saturación de luz, por lo cual pueden hacer mejor uso de las intensidades de luz altas. Además, crecen bien en condiciones de escasez de agua.

8. En las plantas CAM el resultado de las modificaciones evolutivas es que el CO2 es fijado en dos etapas separadas temporalmente, más que físicamente como ocurre en las C4. Durante la noche la apertura de los estomas permite la difusión de CO2 que es fijado como HCO3 por la AC y es tomado por la PEPc que lo incorpora en ácidos C4 que se acumulan en las vacuolas vía una bomba de membrana ATP dependiente. Durante el día los estomas cierran y los ácidos C4 son llevados al citoplasma, a través de un mecanismo aparentemente pasivo, en donde son descarboxilados. El CO2 liberado, que alcanza concentraciones internas muy altas, es fijado en los cloroplastos por RUBISCO para incorporarlo al ciclo de Calvin-Benson (fotosíntesis). La fotosíntesis en las plantas CAM durante el día y durante la noche (Smith y Smith, 2001)

9. Mientras que las plantas C3 transpiran 500-700 g de agua por cada g de materia seca, las plantas C4 pierden solamente 250-400 g de agua. La ruta metabólica C3 se encuentra en los organismos fotosintéticos como las cianobacterias, algas verdes y en la mayoría de las plantas vasculares.Las vías metabólicas C4 y CAM se encuentran solo en plantas vasculares.En aquellos ambientes con restricciones hídricas constantes, estacionales o diarias como son las zonas áridas, semiáridas y ambientes epifíticos las plantas C4 y CAM funcionan como especialistas de gran éxito en comparación con las plantas C3. Una planta C3 pierde por los estomas aproximadamente 100 moléculas de H2O por molécula de CO2 que entra por ellos. En zonas con aporte constante de agua este hecho no representa un problema pero en regiones áridas y semiáridas si llega a serlo.

10. Las diferencias metabólicas y de gasto energético entre plantas c3, c4 y CAM son debidas a una respuesta ambiental. Cada uno de estos tipos se desarrolla en climas diferentes, y cada uno representa una adaptación a ese clima. Esto hace que el mayor gasto energético para la fijación de CO2 que existe en plantas CAM y c4 tenga sentido. Las plantas c3 para fijar una molécula de O2 gastan 3 moléculas de ATP y dos moléculas de NADPH, mientras que las plantas c4 y CAM gastan para lo mismo 5 o 6,5 moléculas de ATP respectivamente y 2 de poder reductor. CAM y c4 son tipos de plantas adaptadas a vivir en ambientes cálidos y áridos las primeras y cálidos pero más húmedos las segundas. En estos ambientes la apertura de estomas para dejar circular el aire y así poder fijar el CO2 les supondría perdidas de agua, de ahí que las c4 y CAM utilicen mecanismos de acumulación de CO2 que les permitan evitar esas pérdidas de agua.

11. Aproximadamente la mitad de las plantas CAM conocidas son epífitas de zonas tropicales o subtropicales. En este nicho en particular es factible la presencia periódica de deficiencia severa de agua dada la inaccesibilidad de los recursos hídricos del suelo. Bajo condiciones severas de deficiencia de agua las plantas CAM son capaces de mantener una tasa de crecimiento pequeña sin comprometer la supervivencia. Por otro lado, bajo condiciones de no deficiencia en el aporte de agua las plantas CAM se encuentran entre las más productivas conocidas, como es el caso de la piña (Ananas comosus) y las cactáceas como Opuntia spp. Más que adaptaciones en la eficiencia de los mecanismos de fijación de CO2 por RUBISCO o en el metabolismo posterior de las triosas fosfato hacia lípidos, proteínas, etc. las plantas C4 y CAM presentan adaptaciones específicas para ambientes en donde la pérdida de agua acoplada a la ganancia de CO2 pueda comprometer la capacidad de crecimiento y reproducción o incluso la supervivencia de la planta.