INTRODUCCIÓN

En el primer artículo, centrado en la fotosíntesis, vimos cómo intervenía el CO2 en este proceso, siendo aprovechado por las plantas; aquí profundizaremos más en este elemento tan importante.

Para empezar lo definiremos: el CO2, dióxido de carbono o anhídrido carbónico es un gas compuesto por dos átomos de Oxígeno y uno de Carbono, que en la atmósfera está presente en un 0,035% ó 350 partes por millón (ppm, o mejor aún, ppm en volumen o ppmv) y que en el agua, que es lo que más no interesa para este artículo, las cifras varían bastante, pero lo habitual es que se encuentre en una cantidad aproximada entre 5 ppm ó miligramos por litro (mg/l) para una temperatura de 25ºC. Señalar que el porcentaje de Carbono en las plantas supone aproximadamente el 45% de su materia seca (una vez se ha extraído todo el agua que contiene la planta).

 

CO2 y FOTOSÍNTESIS

Producción natural

Ya sabemos qué es, pero ¿cómo llega a nuestros acuarios de forma natural? En primer lugar por contacto con la atmósfera el CO2 se disuelve en el agua, pero hasta unos porcentajes que se consideran bajos para las necesidades fotosintéticas.

En segundo lugar, todos nuestro peces, invertebrados y plantas (también las algas, bacterias aerobias y microorganismos) en el proceso de nutrición, utilizan oxígeno y eliminan CO2. Recurrimos a una fórmula similar a la de la fotosíntesis, pero a la inversa (reacción catabólica):

 

Carbohidratos + Oxígeno -> Dióxido de carbono + agua + energía

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6 H2O + energía

 

Es decir, que se utiliza O2 y se libera CO2 y H2O de manera continua; la energía liberada es aprovechada por el organismo para llevar a cabo sus funciones vitales. Como el tema central es la fotosíntesis, no entraremos en detalle en su producción natural.

 

Absorción

La forma en que es consumido el CO2 por las plantas ya se expuso en el primer artículo, pero no está de más repetirlo aquí (reacción anabólica)

 

Luz + Dióxido de carbono + Agua -> Carbohidratos + Oxígeno

Luz + 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2

 

Por lo tanto, deberemos potenciar en nuestras plantas las reacciones anabólicas frente a las catabólicas para conseguir que las plantas crezcan y se encuentre en todo su esplendor.

Veamos qué es lo que ocurre en la planta con el CO2. Para que se produzca esta reacción, este gas debe introducirse por alguna parte de la misma: estos son los estomas. Se trata de unas pequeñas aberturas situadas en las hojas y en menor proporción en el tallo, aunque con tanta diversidad botánica hay muchísimas variaciones. La apertura y cierre de los poros, denominados ostiolos, están regulados por dos células, las células guarda, que se encargan de la entrada y salida de los gases; además, evita las pérdidas de agua (traspiración del vapor de agua), algo solo interesante para nosotros y nosotras en las plantas cuyas hojas salen del acuario, porque las sumergidas no presentan problemas por pérdida de agua, al menos desde este punto de vista.

Pero actualmente se considera que la presencia de estomas en las plantas acuáticas sumergidas es escasa y su función es sólo la de regular la entrada y salida de gases, no la regulación de la evapotranspiración. En las plantas que pueden emerger sí están más presentes y permiten que se puedan mantener fuera del agua, ya que la presencia de estomas, además de favorecer el intercambio, previenen la pérdida de agua por evaporación, como ya hemos comentado. En las flotantes sólo en la cara expuesta al aire aparecen los estomas.

Cuando los estomas escasean, por no tener mucha utilidad, las plantas absorben el CO2 por toda la superficie externa, ya que también su cutícula, que es la capa que recubre toda la planta como si fuera una "piel", es extremadamente delgada e incluso inexistente. Cuando vemos que la planta "burbujea" lo más probable es que el O2 resultante de la fotosíntesis esté saliendo por estos estomas, como se puede ver en las fotografías 2 y 3 que aparecen más adelante. También se puede observar este "perlado" por algunas partes rotas de las hojas.

 

Metabolismo

Una vez introducidos en la planta, atraviesan las membranas celulares y se incorporan a las reacciones que vimos en el primer artículo. En este punto es interesante comentar que existen distintos tipos de metabolismo del CO2 con denominaciones como C3 y C4 (hay otras, pero no nos interesan en este momento), que no es otra cosa que cómo llevan a cabo la fijación del CO2.

 

Pero, ¿qué es esto de C3 y C4? Vamos a verlo:

· Plantas con metabolismo C3.- cuando el CO2 ha llegado a las células que se encargan de su fijación y transformación entran en un ciclo de reacciones químicas, denominado Ciclo de Calvin, en el que interviene una serie de enzimas, siendo la más importante la conocida como Rubisco. La denominación C3 se debe a que, para la fijación del CO2, el primer producto que se genera contiene tres átomos de Carbono, que tras oxidaciones, reducciones y síntesis se acaban convirtiendo en moléculas más complejas (carbohidratos, entre otras).

· Plantas con metabolismo C4.- para situaciones en las que el CO2 disponible es bajo, como sucede en el agua, las plantas adaptaron su forma de "gestionar" este escaso recurso. Para poder fijarlo tienen otras enzimas (PEP-carboxilasa) que hacen que se almacene el CO2 en moléculas con 4 átomos de Carbono, que después se degrada y lo libera, entrando en el Ciclo de Calvin. Quedémonos con que las C4 almacenan el CO2 y luego lo libera para continuar la fotosíntesis.

Volvemos a comentar que hay mucha variabilidad entre las distintas familias de plantas que mantenemos en los acuarios, incluso diferencias entre géneros de una misma familia, pudiendo encontrar plantas C3, plantas con metabolismo C4 y plantas con un metabolismo intermedio entre C3 y C4. En las plantas acuáticas es más frecuente observar un metabolismo intermedio, según revelan investigaciones científicas recientes.

 

Adaptaciones

Además de las comentadas anteriormente, ante un recurso tan importante como escaso, las plantas que utilizamos en los acuarios recurrieron a varias adaptaciones.

1) Un problema adicional que encuentran nuestras plantas acuáticas para capturar el CO2 es a que las hojas tienen una capa de agua en su superficie que no se mueve, es decir, que el agua que rodea a las hojas (y tallos) de las plantas no tiene agitación, es como si estuviera adherida a ella; esto se le conoce como capa límite de Prandtl, pero solo nos vale quedarnos con esta idea. Si esta capa de agua es siempre la misma, la planta va a tener dificultades para absorber el CO2, ya que la tasa de difusión de este gas en el agua es muy pequeña. Una posible solución sería mantener la agitación del agua entre las hojas, pero el inconveniente es que hacemos que se produzcan pérdidas por difusión al aire, con lo que este método no es recomendable. Pero las plantas lo han resuelto con varias estrategias distintas (una o varias de ellas), todas para conseguir aumentar la superficie de contacto con el agua mediante:

 

a) hojas muy finas; si comparamos las hojas de las plantas de acuario, en géneros como Vallisneria o Apogonometon, con las plantas terrestres, vemos que su grosor es menor en casi todos los casos. En ocasiones es tan fina la hoja que sólo tiene dos capas de células.