La fotosíntesis es muy importante para la mantención de la
vida en la Tierra, debido a que es el mecanismo por el cual los autótrofos, que
habitan ambientes con presencia de luz, sintetizan sus nutrientes y se
constituyen en la base de las cadenas y tramas alimentarias en dichos
ambientes. Sin embargo, el rendimiento de la fotosíntesis, o la capacidad de
las plantas para realizar el proceso fotosintético, depende de diversos factores,
entre los que se encuentran la intensidad luminosa, el color de la luz o el
tiempo de iluminación, la disponibilidad de agua en el suelo, la concentración
de dióxido de carbono en el aire y la temperatura ambiental.
Disponibilidad y tipo de luz
La luz solar es la fuente de energía de todos los organismos
fotosintetizadores. El Sol emite energía en un amplio espectro de longitud de
onda (medida en nm). Son de corta longitud de onda: rayos gamma, rayos X, rayos
UV, luz visible, infrarroja, microondas. Las de mayor longitud son las ondas de
radio.
Los diferentes pigmentos fotosintéticos o fotorreceptores
solo pueden absorber la luz visible, es decir, entre los 400 y 750 nm de longitud
de onda. Longitudes de onda menores a 400 nm son muy energéticas y dañan las
células y, por otra parte, las longitudes de onda mayores a 750 nm tienen muy
baja energía para permitir que ocurra la fotosíntesis.
En los cloroplastos, varios tipos de pigmentos fotosintéticos
funcionan al mismo tiempo: la clorofila absorbe luz violeta, azul y roja; los
carotenoides absorben luz azul y verde y las ficocianinas absorben luz verde y
amarilla. Esto les permite captar la energía de los diferentes tipos de luz
visible, dando mayores posibilidades para activar el proceso de fotosíntesis.
La disponibilidad de luz cambia en cantidad y calidad con la
latitud, con las estaciones del año, con la hora del día y con el tiempo
meteorológico, por lo que la capacidad de la planta para realizar fotosíntesis
cambia de acuerdo a estos parámetros.
La tasa fotosintética aumenta a medida que aumenta la
intensidad lumínica. Sin embargo, esto ocurre hasta cierto grado de intensidad
de luz, 600 watts, valor sobre el cual la tasa fotosintética se mantiene
constante, aunque se incremente la intensidad de la luz.
Disponibilidad de agua
Un componente indispensable para la fotosíntesis es el agua,
que se utiliza tanto en la fase fotoquímica como en la fase biosintética y es
la fuente del O2 liberado por la planta, por lo tanto, es importante
que se encuentre en la cantidad adecuada.
El agua es absorbida por las raíces desde el suelo, circula
por el xilema y es eliminada por evaporación o por transpiración a través de
los estomas. Durante su circulación a través de la planta, ingresa a todas las
células haciendo que estas se hinchen: la presión que el agua ejerce dentro de
las células, llamada presión de turgencia, permite dar forma y rigidez a las
células, proporcionando soporte a la planta. Al no disponer de agua, la planta
pierde presión de turgencia, por lo tanto se vuelve lánguida y se marchita. Hay
que tener en cuenta que los requerimientos de agua varían de una especie a
otra, lo que determina el tipo de ambiente en que se desarrollan.
Concentración de CO2
El CO2 es otro compuesto elemental para la
fotosíntesis, ya que aporta las moléculas de carbono necesarias para la
síntesis de glucosa. El CO2 se encuentra normalmente disponible en
la atmósfera, por lo que la planta puede captarlo libremente a través de los
estomas.
Cuando la planta abre los estomas para absorber CO2,
pierde agua por evaporación, lo cual puede llegar a ser fatal para el vegetal.
Para evitar este problema, la planta solo abre sus estomas cuando las reservas
de agua son suficientes para mantenerse a salvo de la deshidratación, de lo
contrario, cierra los estomas evitando la pérdida de agua, pero al mismo tiempo
reduciendo la entrada de CO2 e impidiendo la salida del O2
producido durante la fotosíntesis. Cuando los niveles de 02 suben y los de CO2
bajan, la planta entra en un proceso llamado fotorrespiración.
La fotorrespiración es un proceso similar al que ocurre
durante la respiración celular solo que, en este caso, la RuBP reacciona con el
O2 y no con el CO2 permitiendo la disminución de las
concentraciones de O2 dentro del vegetal. Sin embargo, durante la
fotorrespiración no se produce energía a partir de la descomposición de la
glucosa y, por otra parte, la disminución de los niveles de CO2
detiene el ciclo de Calvin-Benson, por lo que no se realiza la fotosíntesis.
Temperatura Ambiental
El rendimiento fotosintético de una especie se ve
fuertemente afectado por la temperatura ambiental. Esto se debe a que las
enzimas que participan en la fotosíntesis presentan una temperatura óptima para
su actividad, es decir, a determinada temperatura las enzimas actúan de manera
completamente eficiente y cuando la temperatura aumenta o disminuye de su valor
óptimo, se reduce la tasa fotosintética del autótrofo. En general, esta última
aumenta a medida que se incrementa la temperatura.
La temperatura óptima para la producción de glucosa varía
entre las diferentes especies, debido a las distintas adaptaciones que los
organismos desarrollan para sobrevivir en determinados ecosistemas. Es así como
un musgo que habita en el bosque boreal podrá realizar la fotosíntesis entre
los -5 y 28°C: sin embargo, su óptimo se encuentra en los 15°C. Por otra parte,
un arbusto del desierto fotosintetiza al máximo a los 44°C.
