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Introducción:
Éste es el último artículo de la serie dedicada a la fotosíntesis. En él veremos algunos otros elementos o parámetros que influyen en ella, mostrando al final un breve resumen de todo lo visto, e intentando conjugar todos los parámetros mencionados; se trata de llegar a algunas conclusiones claves para el buen estado de nuestro acuario plantado.
O2 y fotosíntesis:
El primer parámetro que estudiaremos será el O2 en el agua de nuestro acuario. Pero primeros definámoslo:
Definición:
El O2 es la molécula formada por dos átomos de Oxigeno (O); se trata de un gas que en la atmósfera está presente en un 21% y que en el agua, a una temperatura de 25ºC, se encuentra disuelto en una cantidad que ronda los 8,3mg/l.
Consumo:
Como a estas alturas ya sabemos, nuestras plantas, peces, invertebrados y bacterias (no todas, recordémoslo), necesitan el Oxigeno para sus funciones metabólicas catabólicas; volvamos una vez más a ver la fórmula:
Carbohidratos + Oxígeno --> Dióxido de carbono + agua + energía
C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6 H2O + energía
Es decir, que para conseguir la energía necesaria para vivir, la presencia de este elemento es fundamental; sin el no habría "vida". Vamos a volver a repetir la fórmula de la fotosíntesis (anabólica):
Luz + Dióxido de carbono + Agua --> Carbohidratos + Oxigeno
Luz + 6CO2 + 6H2O --> C6H12O6 + 6O2
Pues ésta es la principal fuente de O2 en nuestros acuarios (sin contar con el atmosférico), la fotosíntesis de nuestras plantas, que lo proporciona a la vez que elimina el CO2 que se produce por la "respiración" de las propias plantas y del resto de habitantes.
Pero, os estaréis preguntando que si todo eso ya lo sabíamos de artículos anteriores, ¿cómo influye en la fotosíntesis?.
Fotorrespiración:
Siempre hemos estado hablando del consumo de CO2 y la liberación de O2 por la fotosíntesis; además sabemos que las plantas consumen O2 y liberan CO2, solo que el balance de producción/consumo de O2 es elevado en las horas de luz, por lo que generan Oxigeno. Pero cuando la concentración de CO2 es muy baja (o no está disponible) o la de O2 es alta, las mismas enzimas que intervenían en la fijación del CO2 pueden cambiar a este elemento por O2 y sintetizar otras moléculas; a esto es a lo que se denomina fotorrespiración. No vamos a ver las moléculas que intervienen en esta reacción, pero la Rubisco (enzima vista cuando hablamos del CO2) capta O2 y libera CO2; parte de este CO2 es posteriormente utilizado por la "vía normal" que se comentó.
Estas reacciones están más presentes en las plantas con metabolismo C3 que las C4, pero ya sabemos que en nuestros acuarios tenemos plantas de cada tipo y con situaciones intermedias.
Son reacciones muy ineficaces desde el punto de vista energético, lo cual es perjudicial para las plantas.
Concentraciones:
Hemos dado al principio de este apartado un dato de concentración de O2 en el agua, señalando la temperatura para la cual se daba esa concentración. Esto se debe a que la concentración en el agua depende directamente de la temperatura de ésta. Como vimos en el artículo anterior, cualquier concentración de gas disuelto en agua disminuye con la temperatura. En este caso sigue la siguiente gráfica:
Gráfico 1: Cantidad máxima de O2 disuelto en agua según la temperatura.
(Elaboración propia, basada en varios autores)
Gráfico 2: Cantidad máxima de O2 disuelto en agua según la temperatura.
(Elaboración propia, basada en varios autores)
Entonces está claro que para la buena salud de nuestras plantas, las concentraciones de O2 a mantener deben ser lo más baja posible, pero no hay que olvidar que también tenemos otros seres vivos que dependen de él directamente y reacciones químicas que cuentan con él para llevarse a cabo, por lo que, si el acuario está equilibrado, no se necesitarían aportes ni reducciones del mismo.
Temperatura y fotosíntesis:
De todos los factores o parámetros que vimos en el primer artículo, ya sólo nos queda por comentar la temperatura. Tanto en las concentraciones de CO2 como de O2 hemos visto como le afectan la temperatura del agua, pero ésta tiene además un efecto directo sobre la fotosíntesis.
Nuevamente volveremos a señalar que hay gran variabilidad en cuanto al rango de temperaturas en que es efectiva la fotosíntesis, dependiendo de familias o géneros de plantas. Cómo norma general se señala que la fotosíntesis es más efectiva en torno a los 30ºC, pero depende del tipo de planta a que nos estemos refiriendo; es más correcto, aunque impreciso, que este punto se alcanza a la temperatura media máxima del lugar de donde procede la planta.
Cuando decimos tipo nos estamos refiriendo a si son plantas con metabolismo del Carbono C3 o C4. En los siguientes gráficos se muestran las curvas de eficiencia de la fotosíntesis según la temperatura, para plantas C3 y C4.
Gráfico 3: Tasa fotosintética de una planta tipo con metabolismo C3 y otra con C4, según la temperatura del agua.
(Elaboración propia, basada en varios autores)
Como se puede observar, el punto en el que se alcanza el 100% de actividad fotosintética es mayor en C4 (en torno a los 32ºC) que en C3 (20ºC), por lo que nuestras plantas de acuario deberán tener valores intermedios, ya que como dijimos, gran parte de ellas están intermedias entre las C3 y las C4.
El porqué de estos cambios está explicado por la actividad de las enzimas que intervienen en cada unos de los procesos fotosintéticos que hemos visto hasta ahora; a baja temperatura estas enzimas no actúan con eficacia ya que los compuestos que necesitan no están disponibles o lo están de una forma no utilizable por ellas, pero si son muy altas comienzan a deteriorarse (desnaturalizarse) los compuestos que intervienen en las reacciones químicas y se degradan las enzimas (por encima de los 45ºC).
Con este supuesto, y teniendo en cuenta a los demás habitantes del acuario, así como el resto de parámetros estudiados, la temperatura ideal rondaría los 24-26ºC.
Otros elementos que no debemos olvidar:
Aunque los elemento que se citan a continuación están tratados en artículos sobre nutrición vegetal, no esta de más indicar su relación con la fotosíntesis, aunque sea de manera somera.
- Magnesio (Mg): en el primer artículo de esta serie vimos que la molécula de clorofila contiene un átomo de Mg dentro de la estructura en anillo formada por el Carbono y el Oxigeno. Si no está disponible este elemento para que pueda ser tomado por la planta, no se podrá sintetizar clorofila y, por tanto, no se podrá llevar a cabo la fotosíntesis. Su déficit produce clorosis, es decir, pérdida del color verde de las hojas y sustitución por otros pigmentos.
- Manganeso (Mn): este elemento forma parte del Fotosistema II e interviene en la síntesis de la clorofila, por lo que su carencia también produce clorosis.
- Hierro (Fe): se trata de otro elemento esencial en la síntesis de la clorofila, sin el cual ésta no se puede llegar a sintetizar.
- Cobre (Cu): colabora en la actividad del Fotosistema I.
- Cloro (Cl): interviene en la liberación de O2 durante la fotosíntesis.
- Nitrógeno (N): interviene en la formación de la clorofila y forma parte de esta molécula.
Conclusiones:
Como conclusiones generales sobre esta parte del artículo se pueden citar:
- La concentración de Oxigeno en el agua tiene influencia directa en la fotosíntesis y por tanto, en la salud de nuestras plantas.
- La temperatura del agua juega un papel importante en la actividad fotosintética.
- Una correcta fertilización debe asegurar la presencia de determinados elementos necesarios para la fotosíntesis, entre otras funciones.
Integración de todos los parámetros:
Cómo parámetros más importantes para la fotosíntesis señalaremos dos: iluminación (calidad y cantidad) y concentración de CO2 en el agua. Los demás, con menor importancia pero que no deberíamos olvidar nunca, son: O2, temperatura y nutrientes. Además, en algunos de estos parámetros influyen otros, como son pH, gH, kH, dimensiones del acuario, agitación del agua,... y muchos más.
Iluminación-CO2:
Todas y todos tenemos más o menos claro que la relación entre iluminación y CO2 es directa, es decir, que si mantenemos unas condiciones de iluminación altas y no suplementamos con CO2 el desarrollo de nuestras plantas no dejará de ser "normalito", al igual que si suplementamos con CO2 nuestro acuario y la iluminación es débil, éste no será aprovechado por ellas. Pero ya hemos repetido en multitud de ocasiones que las plantas que acogen nuestros acuarios presentas distintas características y requerimiento de estos y otros factores.
Lo ideal sería mantener plantas con requerimientos similares para que puedan aprovechar toda la iluminación que le aportamos y puedan absorber el CO2 que estamos introduciendo o el que esté disponible, si no hay aporte. Para mantener un acuario plantado la iluminación y el CO2 disponible tendrán que estar acordes con las necesidades de las plantas que mantengamos, no siendo necesario para muchas especies la adición de CO2 ni gran cantidad de iluminación. Cuando se trate de plantas con mayores requerimientos sí tendremos que tener una elevada iluminación y aportar CO2. Se recalca esto para que nadie pueda pensar que para mantener plantas en el acuario se necesita muchos recursos.
Iluminación-CO2-O2:
Las plantas durante la fotosíntesis estarán emitiendo más O2 en el acuario, que será consumido por ellas y el resto de seres vivos del acuario. Si no hay CO2 disponible suficiente y la concentración de O2 es alta, podemos estar haciendo que nuestras plantas se mantengan gracias a la fotorrespiración, algo que sabemos que no es muy beneficioso.
En el caso de que la iluminación sea baja y el CO2 esté por encima de las necesidades de las plantas para esa iluminación, puede que se esté saturando el agua con CO2 y que el O2 no pueda ser captado por nuestros peces, causándoles problemas de asfixia.
Iluminación- CO2-temperatura:
Si los aportes de luz y la concentración de CO2 son suficientes en pero la temperatura del agua es baja o alta, ésta no será aprovechada por las plantas.
Un aspecto a tener en cuenta es la temperatura que emiten los equipos de iluminación, que habrá que considerarlas en el caso de que pueda afectar en varias décimas de ºC a la temperatura del agua.
Iluminación- CO2-nutrientes:
Al igual que en los casos anteriores, si disponen de iluminación y CO2 suficiente, pero los nutrientes que intervienen directa o indirectamente en fotosíntesis no se encuentran en la cantidad o de forma disponible para las plantas, estaremos desperdiciando recursos. Esta cuestión es otra por la que es importante mantener un buen y equilibrado fertilizado.
Resumen:
Con todo esto, tendríamos que tener claro que lo visto hasta ahora, aunque se ha divido para su mejor comprensión, forma un TODO que deberemos manejar; se trata de un pequeño ecosistema en el que los cambios que se produzcan en algún parámetro afectarán a todos los demás de forma directa o indirecta y seguro que tendrá consecuencias. Algunas serán visibles, otras medibles y algunas más que nos pasarán desapercibidas. Al ser un ecosistema de pequeñas dimensiones estos cambios habrá que llevarlos a cabo con sumo cuidado, ya que el medio no tiene suficiente capacidad para acoger grandes cambios, como pasaría en la Naturaleza.
Bibliografía:
Para citar la bibliografía consulta se va a utilizar la Norma ISO 690-1987 e ISO 690-2. En algunos casos veréis que difieren las formas de expresarlas, pero es debido a que el/la autor/a así lo indica en el documento consultado.
Webs generales:
- www.hiperbotanica.net
- www.drpez.com
- www.biologia.edu.ar
- Wikipedia
- www.lighting.philips.com
- www.fao.org
- www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/docs_curso/contenido.html
- www.aquarticles.com
- www.thekrib.com/Lights/intensity.html
Iluminación:
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- BUSKO, Ivo. A Comparison Between Light Sources Used in Planted Aquaria. Disponible en web: http://www.aquabotanic.com/lightcompare.htm
- GROEL, Néstor D. Iluminación del acuario plantado. Disponible en web: http://www.lorien-sistemas.com/otras_fotos/parte_1.pdf
CO2 y O2
- ASCENEIO, Jocelyne. Mecanismos fotosintéticos en plantas con fotosíntesis C3 -C4 y en plantas acuáticas. Rev. Fac. Agron. (Maracay), XII(3-4): 267-282. Diciembre, 1982. Disponible en web: http://www.redpav.avepagro.org.ve/fagro/v12_34/v124m006.html
- MANAHAN, Stanley E. Introducción a la química ambiental. Reverté. 2007
- VALVERDE J. L. y otros. Manual de toxicología medioambiental forense. Editorial Ramón Aceres. 2001.
Anexo:
En este anexo he colocado material que ayudan a entender mejor algunos aspectos de los tratados en los diferentes artículos de la serie. Podéis descargarlo, si así lo deseáis.
- Fotosíntesis: esquema fotosintético general y básico; formato para Microsoft Power Point.
http://www.megaupload.com/es/?d=WRMBWMJO
- Iluminación: hoja de cálculo para determinar los distintos parámetros y mediciones de cualquier fuente de luz de la que se conozca su espectro; formato para Microsoft Excel.
http://www.megaupload.com/es/?d=I05PUX8Q
- CO2: tabla con todos los valores máximo de concentración de CO2 según valores de pH y gH; formato para Microsoft Excel.
http://www.megaupload.com/es/?d=I05PUX8Q
Para resolver cualquier duda, cuestión, crítica o sugerencia sobre lo tratado en esta serie de artículos o en este anexo, podemos hacerlo en el panel de mensajes de Drpez.
Texto: Francisco Sánchez (LuckyLuke).
Dr. Pez © Jesús Salas y Carlos Garrido, 1997-2009. España
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