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La fotosíntesis y el acuario plantado (I)
Introducción
La mejor forma de mantener un acuario en buenas condiciones es conocer todo lo que pasa dentro de ellos. Se ha escrito mucho sobre los habitantes más importantes de nuestros acuarios: los peces. Sin embargo hay unas contribuyentes esenciales en muchos de estos tanques-ecosistemas que se encargan de mantener y regular parte de los procesos físico-químicos que en él se producen y que, salvo en algunos casos, son consideradas "secundarias"; estamos hablando de las PLANTAS.
Actualmente, y a grandes rasgos, podemos dividir los acuarios, en cuanto a la presencia y/o importancia de las plantas se refiere, en tres tipos:
· Acuarios no plantados o con escasas plantas, bien por no ser compatibles con sus pobladores (malawis, p.e.), por sus propias características (cuarentena, cría,…) o porque su propietaria o propietario no lo haya considerado oportuno (un error, a mi juicio).
· Acuarios plantados: la mayoría de los/as aficionados/as los mantenemos, mimamos y contemplamos durante horas, comprobando el frágil equilibrio que hemos creado y en ellos las plantas son una parte importante.
· Acuarios para plantas: tipo holandés, donde las plantas son el principal objetivo y los pocos peces o invertebrados solo sirven para contribuir a su buen estado y/o a su belleza.
Fotografía por cortesía de Pereiro.
Este artículo es el primero e introductorio para los siguientes, en los que veremos cada uno de los factores que influyen en la salud de las plantas.
Plantas y peces.
Este binomio, si se trata con cuidado y lo mantenemos correctamente, se convierte en un buen aliado para nuestro acuario.
Las plantas aportan, de forma indiscutible, belleza y colorido, pero es mucho más que eso:
· Estructura en el acuario, sirviendo para crear distintos ambientes, proporcionar refugio para los peces más tímidos, ante ataques o acosos y protección de la iluminación.
· Eliminación de dióxido de carbono y otras sustancias que, aunque deben estar presentes en nuestros acuarios, no deben superar unos límites; como los nitratos y otros compuestos (oligoelementos).
· Aporte de oxigeno: antes de continuar recordar que las plantas también respiran, necesitan oxigeno, como nuestros peces, solo que durante la fotosíntesis el balance de producción y consumo de oxigeno es positivo y en el caso del dióxido de carbono es negativo; pero no hay que olvidar que cuando no hay luz, la fotosíntesis desaparece y los balances cambian: consumen oxigeno y generan dióxido de carbono.
¿Qué es la fotosíntesis?
Para comenzar, fijémonos en la palabra fotosíntesis. Dejando a un lado la etimología de esta gran palabra, tenemos "foto", que viene a ser "luz y "síntesis" que no es otra cosa que sintetizar, crear o unir. Vemos que la raíz, lo principal, es la LUZ.
Si buscamos su definición en un diccionario o en la red, podemos encontrar lo siguiente:
o Proceso metabólico específico de ciertas células de los organismos autótrofos, por el que se sintetizan sustancias orgánicas a partir de otras inorgánicas, utilizando la energía luminosa (definición según la RAE - Real Academia Española).
o Proceso mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo (definición según Wikipedia.com).
La fotosíntesis, en resumen, es un proceso metabólico que se produce en determinadas células de las plantas situadas (principalmente) en las hojas. El precursor de estos procesos es una molécula muy conocida por todos y todas: la clorofila. Esta molécula es la responsable de que las plantas tengan un color más o menos verde; pero, ¿qué pasa con las plantas que no son verdes?; ¿no realizan la fotosíntesis? Evidentemente sí realizan la fotosíntesis, pero basándose en otras moléculas o pigmentos que les aportan otras coloraciones rojas, anaranjadas o amarillas, y todas sus combinaciones. Estas moléculas son, principalmente, los carotenos y las xantofilas.
Pero, ¿qué es exactamente la clorofila? Ya hemos dicho que es un pigmento, pero podemos definirla algo más: se trata de una molécula compuesta por carbono, hidrógeno, oxigeno, nitrógeno y magnesio. Su estructura es un anillo (porfirina) y una cadena larga (fitol). Mirando en la red encontraréis dibujos como éste:
Ilustración 1: estructura de una molécula de clorofila
(Obtenida de Wikipedia)
Todas las plantas, sin excepción, necesitan la presencia de la luz para poder nutrirse: son organismos fotoautótrofos. En muchas páginas (de libro o de Internet) podemos encontrar una fórmula muy sencilla que explica, de forma muy genérica, qué ocurre en las plantas para conseguir su alimento; esta fórmula es la siguiente:
Luz + Dióxido de carbono + Agua ?Carbohidratos + Oxígeno
O bien:
Luz + 6CO2 + 6H2O ?C6H12O6 + 6O2
Pero esta reacción, que mantiene vivo al planeta, no podía ser tan sencilla; en realidad es mucho más compleja. A continuación intentaremos explicar, a grandes rasgos, qué ocurre cuando a una planta recibe luz y dispone de CO2 y H2O.
Proceso fotosintético
Vamos a considerar una planta tipo, color verde, pongamos que acuática, con raíces en el sustrato, tallos y hojas verdaderas.
En ella se produce la fotosíntesis, pero dividida en dos fases: Fase Luminosa y Fase Oscura. A modo de resumen indicar que en la primera de estas fases se capta la energía lumínica y en la segunda el CO2, pero detallaremos algo más:
Fase luminosa:
Es más correcto referirse a ella como "fase fotoquímica". La luz que recibe la planta es captada por unos receptores, en los que se encuentras los pigmentos, que están organizados en dos fotosistemas distintos, que pasaremos por alto en este artículo. Con la captación de la energía lumínica da comienzo la fotosíntesis.
Como resultado de la absorción de energía se produce la rotura de la molécula de agua (H2O) y la liberación de la energía contenida en los enlaces químicos que mantienen a esta importantísima molécula; le energía se genera en forma de excitación de los electrones liberados.
Esta energía, después de varias reacciones de oxidación-reducción, es almacenada en dos moléculas orgánicas, como son ATP y NADPH. La rotura de los enlaces del H2O, además de energía, libera oxigeno (O2) y conserva los átomos de hidrógeno (H+) para reacciones de oxidación y reducción posteriores. Tanto ATP como NADPH son utilizadas en la siguiente fase para la asimilación del CO2 disuelto en el agua.
Fase oscura: la denominación como "fase oscura" de la segunda etapa es incorrecta, porque actualmente se conoce que los procesos que la llevan a cabo solo ocurren en condiciones de iluminación; es más preciso referirse a ella como "fase de fijación del dióxido de carbono".
En esta fase, se utiliza la energía obtenida y almacenada en la fase anterior (en forma de ATP y NADPH) para reducir CO2 y convertirlo en moléculas nutrientes.
Partiendo de la energía almacenada en ATP y NADPH, el CO2 disuelto en el agua es capturado y se reduce por la adición de los H+, liberados también en la fase anterior. Esto da lugar a la formación de carbohidratos. La incorporación del CO2 en compuestos orgánicos, se conoce como fijación o asimilación del carbono. ATP y NADPH pasan a una forma en la que no contienen esta energía almacenada, denominadas ADP+P y NADP.
De forma gráfica simplificada, podemos comprobar todo lo que sucede en el siguiente diagrama:
Ilustración 2: representación esquemática y secuencial de los procesos fotosintéticos de una planta (elaboración propia).
Creo que ésta forma no muy ortodoxa de explicar la fotosíntesis es muy sencilla de comprender por todas y todos (y esto no es una tesis doctoral ¿no?), pero pido perdón a los "puristas".
Factores que influyen en la fotosíntesis
El rendimiento de la actividad fotosintética depende de muchos factores, citando aquí aquellos que son "medibles" en nuestros acuarios y con los que estamos más familiarizados:
- Intensidad luminosa: a mayor intensidad luminosa, mayor actividad fotosintética hasta unos niveles en los que decae e incluso ésta no se produce. Pero, como en casi todos los parámetros, cada especie necesita unos niveles de iluminación distintos. La saturación lumínica se produce cuando se sobrepasan estos niveles, pudiendo incluso dañar seriamente a las plantas (anubias con 1,5w/l, por citar un claro ejemplo conocidos por todos y todas).
Gráfico 1: representación teórica de la curva de tasa de fotosíntesis según la intensidad luminosa (elaboración propia).
- El espectro de la luz: si el espectro de emisión de nuestros sistemas de iluminación se aproxima más al espectro de absorción de la clorofila y/u otros pigmentos, mayor será la tasa fotosintética.
Gráfico 2: espectros de absorción de los principales pigmentos fotosintéticos (elaboración propia).
- Temperatura: no es igual para todas las especies, pero en casi todos los lugares donde se pueda consultar lo más normal y recomendable es que en nuestros acuarios varíe de 24ºC a 26ºC (+/- 2ºC). También aquí a mayor temperatura, mayor actividad fotosintética, hasta alcanzar un máximo que no hay que sobrepasar y que combinado con el resto de especies (animales, algas y bacterias) no deberían superar los 30ºC. Esta temperatura también influye en la cantidad de otros elementos necesarios, que varían en función de ésta (CO2 y O2, principalmente). A partir de estas temperaturas máximas la actividad fotosintética desciende.
Gráfico 3: representación teórica de la curva de tasa de fotosíntesis según la temperatura del agua del acuario (elaboración propia).
- Concentración de CO2: igual que con la temperatura, a mayor concentración de CO2 mayor actividad fotosintética, pero aquí se llega a unos niveles donde ya no se produce aumento en al tasa; también hay que recordar que niveles muy altos pueden perjudicar a los peces (toxicidad). La concentración de CO2 influye en el pH y se verá de forma separada.
Gráfico 4: representación teórica de la curva de tasa de fotosíntesis según la concentración de CO2 en el agua del acuario (elaboración propia).
- Concentración de O2: al aumentar la concentración de O2 baja el rendimiento de la fotosíntesis debido a la fotorespiración (liberación de CO2).
Conclusiones sobre la fotosíntesis
Ya sabemos algo más sobre nuestras plantas y un proceso tan importante como la fotosíntesis. Como resumen podemos concretar los siguientes puntos:
· La introducción de plantas en el acuario es casi inevitable en el acuario moderno.
· La fotosíntesis es un proceso complejo que depende de muchos factores.
· Las plantas necesitan ciertos rangos de valores de los parámetros más importantes del acuario para llevar a cabo los procesos fotosintéticos de una forma eficaz y eficiente.
Bibliografía
Hoy en día es más difícil hacer referencia a "byblos" y más cómodo hacerlo a webs. Muchos de los datos están basados en lo que mi mente recordaba y lo que había en unos viejos folios que nunca creí que servirían.
Webs consultadas:
- Wikipedia
- FAO
- Universidad Nacional de Colombia
- Drpez (¿lo conocéis?)
Al final de la serie de artículos dedicados a la fotosíntesis se mostrará la bibliografía consultada con más rigor y detalle.
Texto y Gráficos: Francisco Sánchez Ajenjo (Luckyluke)
Dr. Pez © Jesús Salas y Carlos Garrido, 1997-2007. España
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