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

x 1

0 -1

7

4.8

x 1

0 -1

8

4.8

x 1

0 -1

9

4.8

x 1

0 –

20

4.8

x 1

0 -2

1

4.8

x 1

0 -2

2

4.8

x 1

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3

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x 1

0 -2

4

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x 1

0 -2

5

4.8

x 1

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.

9

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

28

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

M. Sc. José Luis GIL BACILIO

lugibatm_65@hotmail.com

#955931167

Profesor Principal, UNAS