1 ecoloía general i 2013 radiación solar
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RADIACION SOLAR
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LUZ
LUZ NATURAL:
• Sol
• Bioluminiscencia
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BIOLUMINISCENCIA
Esta luz suele ser verdosa y "fría" porque no va acompañada de radiaciones infrarrojas ni produce calor alguno.
Mecanismo:
O2 + luciferina (luciferasa) + ATP Luciferina oxidada
En este último proceso se libera el exceso de energía captado, esta vez en forma de luz
• Medusas, camarones y algunos peces comparten un mismo tipo de luciferina.
• Dinoflagelados y el krill poseen también una luciferina común, bacterias y las luciérnagas poseen químicas luminiscentes exclusivas.
LUZ SOLAR
Conjunto de radiaciones electromagnéticas
proveniente de la fuente natural el sol.
Luz natural provenientes de insectos
(luciferina-luciferasa), algas y peces de
profundidad.
RADIACIÓN SOLAR Ondas electromagneticas
Constante solar = 1353 W/m2= 1.94 cal/cm2/min
RADIACIÓN SOLAR
• Origina los patrones térmicos
• Causante de los patrones de circulación de los vientos y corrientes marinas
• Influye en la distribución de las precipitaciones
• Fuente de energía para el planeta Tierra
• Es un recurso continuo?
• Luz visible = 400 –700 nm = PAR (RFA)
Espectro Electromagnético de la Luz
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> Longitud de onda y < frecuencia.
4.8
x 1
0 -1
4
4.8
x 1
0 -1
5
4.8
x 1
0 -1
6
4.8
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0 -1
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0 -1
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0 -1
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4.8
x 1
0 –
20
4.8
x 1
0 -2
1
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2
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x 1
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4
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0 -2
6
4.8
x 1
0 -2
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Ca
loría
s Cantidad
de energia
por Cuanto
Longuitud
de onda
(λ)
10-3 10-2 10-1 1 101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 nm
Rayos gamma Rayos X
Ultra Violeta Infrarrojo
Microondas radio
400
430
490
530
580
630 700
nm
Violeta Azul Verde Amarillo Anaranjado Rojo
Espectro visible
LUZ Y ENERGIA
1 nm = 10-9 m
< Longitud de onda y > frecuencia.
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Espectro visible Radiación fotosintéticamente activa
Fracción de la luz que puede ser percibida
por el ojo humano cuya longitud de onda es
más pequeña en el violeta (400 manómetros)
y máxima en el rojo (700 - 750 manómetros).
Ondas cortas
(más energía) Rango de luz que más
impacta la Tierra
Rayos gamma
Rango calor escapa la
superficie terrestre
Ondas largas
(poca energía)
Rayos X Radiación Ultravioleta
Radiación casi-infraroja
Radiación infraroja
microondas Ondas de radio
Luz visible
Longitud de onda (nanometros)
Luz visible
400 450 500 550 600 650 700
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Luz ultravioleta
UV: 380 – 15 nm
• UV-A: 380 - 315 nm. Inofensiva y pasa la capa de ozono.
• UV-B: 315- 280 nm. Es menos letal que la UV-C, pero peligrosa y puede acarrear daños a la salud y el ambiente.
• UV-C: < 280 nm. Es letal para todas las formas de vida y casi bloqueada por completo por la capa de ozono.
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Luz infrarroja
• IR cercana: 740 – 4000 nm.
• IR lejana : 4000 – 100 000 nm (calor)
Ecuación de la fotosíntesis
12H2O + 6CO2 6O2 + C6H12O6 + 6H2O
Agua Dióxido carbono
Oxígeno Glucosa Agua
Energía
lumínica
Tipos de pigmentos
• Clorofilas a y b.
• Bacterioclorofilas.
• Carotenoides: carotenos y xantofilas.
• Antocianinas.
• Ficobilinas: ficocianina y ficoeritrina.
Clorofilas A
bso
rció
n d
e o
nd
as (
%)
Longitud de onda (nanómetros)
Clorofila b
Clorofila a
Pigmento más común en
fotoautótrofos
EFECTO SOBRE LAS PLANTAS
Fotosíntesis Plantas C
4:
Caña de azúcar y maíz
Utilizan toda la luz que caen sobre sus hojas. No pierden bióxido de carbono a través de la fotorrespiración. A medida que lo liberan lo van tomando de la atmósfera. Acumulan mas materia seca.
Plantas C3:
Café, cacao.
A altas temperaturas se retarda la fotosíntesis y se incrementa la fotorrespiración, por lo tanto acumulan menos carbohidratos cuando hay alta intensidad de luz.
Plantas CAM: Tunas
Fijan el CO2 por las noches cuando las temperaturas son bajas y la humedad alta.
• Es conocida porque el primer compuesto estable es de tres carbonos: fosfo-gliceraldehido (PGA), producida en el ciclo de Calvin-Benson.
• En plantas C4 se produce el fenómeno de fotorrespiracion.
• Los estomas cierran en días calientes y secos.
• Dentro de la hoja:
– Aumentan niveles de oxígeno.
– Niveles de dióxido carbono bajan.
• Rubisco fusiona a la Ribulosa bifosfato con el oxígeno en vez de CO2.
Plantas C3
Plantas C3
Plantas C4
• Dióxido de carbono se fija dos veces
– El CO2 se fija en el mesófilo para formar un
oxalacetato de 4 carbonos
– El oxalacetato se transfiere a células
almacenamiento
– Dióxido de carbono se libera y se fija
nuevamente en ciclo de Calvin-Benson
Plantas C4
Plantas CAM
• El carbono se fija dos veces en las mismas
células.
• De noche:
El CO2 se fija en ácidos orgánicos.
• De día:
El CO2 se libera y se fija en el ciclo
Calvin-Benson.
Plantas CAM
Resumen fotosíntesis
LUZ 6O2
12H2O
CICLO CALVIN-BENSON
C6H12O6
(Glucosa fosforilada)
NADPH NADP+ ATP ADP + Pi
PGA PGAL
RuBP
P
6CO2
Producto (e.g., sacarosa, almidón celulosa
REACCIONES LUMÍNICAS
6H2O
REACCIONES INDEPENDIENTES LUZ
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Plantas e intensidad luminosa
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La cubierta vegetal intercepta una gran cantidad de luz
La cantidad de luz que llega a cualquier altura de la cubierta vegetal depende del número de hojas que hay por encima
La cantidad de luz que penetra en la vegetación y llega al suelo varía tanto con la cantidad como con la posición de las hojas
Se expresa como un índice de superficie foliar (ISF)
ISF = Superficie foliar por unidad de superficie del terreno
(m2 de superficie foliar/m2 de superficie de suelo)
DENSIDAD FOLIAR
Manuel Ñique A. 27
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Radiación fotosintéticamente activa
Punto de
compensación
de luz (PCL)
(F max)
Tasa máxima de
fotosíntesis con
saturación de luz
Punto de
saturación de
luz (PSL)
Fotoinhibición
CO2 absorbido = CO2 emitido
RESPUESTA DE LA ACTIVIDAD FOTOSINTETICA A LA CANTIDAD DE LUZ DISPONIBLE
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Radiacion fotosintéticamente activa
PCL sol
PCL
sombra
F max a la sombra PSL
PSL F max al sol
Plantas
esciáfitas
Plantas
heliófitas
Patrones de respuesta fotosintética a la disponibilidad de luz
ABSORCIÓN DE LUZ POR LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS EN EL ESPECTRO DE RADICACIÓN
SOLAR
va ve am an r CLOROFILA
Absorbe luz roja y violeta
Refleja luz verde y azul
CAROTENOIDES
Absorben luz azul y verde
Reflejan luz amarilla y anaranjada
Clorofilas
Carotenoides
Ab
so
rció
n r
ela
tiva
400 500
700
600
Longitud de onda (nm)
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Luz en un cuerpo de agua continental
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Luz en un océano
LUZ Y ADAPTACIONES
Relojes biológicos
Fotoperíodo (Modelo de Bünning)
Plantas tolerantes a la sombra
Plantas no tolerantes a la sombra
Caída estacional de hojas
Fototaxias y fototropismos
Coloraciones cripticas, aposemáticas, mimetismo
Defensas contra la radiación UV
EFECTO SOBRE LAS PLANTAS
Respecto a la intensidad luminosa
• Plantas heliófitas o plantas intolerantes a la
sombra: “Plantas de Sol”
• Plantas esciáfitas o umbrófitas o plantas
tolerantes a la sombra: “Plantas de sombra”
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FOTOPERIODISMO:
Regulación del florecimiento de las plantas por la
duración del número de horas de luz.
• Plantas de día largo: Rábano, trébol, espinaca, cebolla.
• Plantas de día corto: Tabaco, dalia, crisantemo, soya,
papa.
• Plantas indeterminadas o indiferentes: Diente de león
FOTOTROPISMO:
Orientación de los órganos de la planta con respecto a
la luz (positivo y negativo).
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¿Cómo se mide la luz?
Lux
Lumen
Pies candela
