Fotosíntesis

Definición

La fotosíntesis es un proceso biológico realizado por las plantas para obtener energía de la luz solar. Esto ocurre a través del intercambio de dióxido de carbono y oxígeno, donde la energía luminosa se convierte en energía química.

Etimológicamente, la palabra fotosíntesis está compuesta por “foto” que significa luz y “síntesis” que hace referencia a producir.

La fotosíntesis es llevada a cabo por los seres vivos autótrofos, tales como plantas, algas y algunas bacterias, que son capaces de sintetizar su propio alimento. Para la realización del proceso de fotosíntesis es necesario contar con tres factores: luz solar, agua y dióxido de carbono. Además de la clorofila, que cumple la función de tomar la luz solar para su conversión.

Este proceso puede ser de dos tipos, dependiendo de la liberación o no de moléculas de oxígeno durante el mismo:

• Fotosíntesis oxigénica: necesita agua y ocurre liberación de oxígeno. Es la que llevan a cabo las plantas, algas y cianobacterias.
• Fotosíntesis anoxigénica o bacteriana: no requiere agua ni libera oxígeno, sino azufre. Es llevada a cabo por algunos tipos de bacterias.

Etapas

El proceso de la fotosíntesis está compuesta por dos etapas: la fase luminosa y la fase oscura.

Fase luminosa o fotoquímica

En esta fase ocurre el cambio de energía solar a energía química. La luz solar incide sobre las plantas y activa los mecanismos de transferencia de energía a través de proteínas y pigmentos contenidos dentro de los cloroplastos. Los cloroplastos son unidades microscópicas que contienen los fotosistemas y donde se realizan los procesos de producción de energía propia para la planta.

Entre los pigmentos más importantes tenemos la clorofila que, junto a los carotenoides, es capaz de captar la luz solar y generar energía activando los movimientos de electrones dentro de los cloroplastos.

El resultado final de este movimiento de electrones es la producción de energía en forma de ATP (adenosín trifosfato), y por otra parte el agua es procesada liberando el oxígeno en el ambiente.

Fase oscura

Esta fase se denomina fase oscura porque no depende de la luz solar para su función. En ella se realiza la absorción de la materia orgánica con la energía que se obtuvo en la fase luminosa.

Se utiliza el dióxido de carbono como fuente de carbono, nitratos como fuente de nitrógeno y sulfatos como fuente de azufre. La absorción del dióxido de carbono ocurre a través de unos pequeños poros de las hojas llamados estomas. En esta fase se utilizan sustancias inorgánicas para producir materia orgánica.

Factores que la afectan

La eficiencia de la fotosíntesis está influenciada por varios factores ambientales que afectan la capacidad de las plantas y otros organismos fotosintéticos para llevar a cabo este proceso vital. Aquí se detallan algunos de los factores clave:

• Luz: la fotosíntesis depende en gran medida de la luz solar, que es absorbida por pigmentos fotosintéticos como la clorofila en las células de las plantas. La intensidad, la duración y la calidad de la luz afectan la tasa de fotosíntesis. La luz visible es esencial, especialmente la luz roja y azul, que son las más efectivas para activar la clorofila.
• Temperatura: la temperatura influye significativamente en la velocidad de las reacciones fotosintéticas. Las enzimas implicadas en la fotosíntesis tienen temperaturas óptimas para su actividad. Las plantas suelen tener un rango de temperatura óptimo, y temperaturas extremas, ya sean muy altas o muy bajas, pueden inhibir la fotosíntesis.
• Dióxido de carbono (CO2): el CO2 es esencial para la fase oscura de la fotosíntesis, donde se fija el carbono para formar glucosa. Un aumento en la concentración de CO2, dentro de ciertos límites, generalmente conduce a un aumento en la tasa de fotosíntesis, siempre y cuando haya suficiente luz y temperatura adecuada.
• Agua: el agua es un componente crucial para la fotosíntesis, ya que se necesita en la fase luminosa para la fotólisis del agua, proceso mediante el cual se liberan electrones y oxígeno. La disponibilidad de agua afecta directamente la capacidad de las plantas para realizar la fotosíntesis.
• Nutrientes: la presencia de nutrientes esenciales, como nitrógeno, fósforo y potasio, es crucial para el funcionamiento adecuado de las enzimas y pigmentos fotosintéticos. La falta de nutrientes puede limitar la fotosíntesis, incluso si hay luz, temperatura y CO2 adecuados.
• Adaptaciones de las plantas: las plantas han desarrollado diversas adaptaciones para hacer frente a condiciones variables. Algunas plantas tienen mecanismos para minimizar la pérdida de agua, como las hojas suculentas o la apertura de estomas en momentos específicos para evitar la evaporación excesiva.
• Estrés ambiental: factores estresantes como la sequía, la salinidad y la contaminación pueden afectar negativamente la fotosíntesis al interferir con los procesos celulares y la disponibilidad de recursos.

Importancia ecológica

La mayor parte del oxígeno consumido por los seres vivos es producido por la fotosíntesis. Fotografía de Blind Man.

La fotosíntesis, un proceso vital en la vida de plantas y organismos fotosintéticos, desempeña un papel crucial en los ecosistemas terrestres y acuáticos. Su importancia ecológica se manifiesta en diversos aspectos que afectan tanto a nivel local como global.

En primer lugar, la fotosíntesis es la principal fuente de producción de oxígeno en la atmósfera. Durante este proceso, las plantas y otros organismos fotosintéticos generan oxígeno como subproducto al convertir el dióxido de carbono en glucosa. Este oxígeno es esencial para la respiración de muchos organismos, incluidos los seres humanos.

La cadena alimentaria en los ecosistemas también encuentra su base en la fotosíntesis. Las plantas y algas fotosintéticas actúan como productores primarios al convertir la energía solar en materia orgánica. Los herbívoros se alimentan de estas plantas, y los carnívoros, a su vez, dependen de los herbívoros. Esta interconexión establece la estructura trófica fundamental en los ecosistemas.

Además, la fotosíntesis está estrechamente vinculada al ciclo del carbono, regulando la concentración de carbono en la biosfera. Las plantas absorben dióxido de carbono de la atmósfera durante la fotosíntesis, y este carbono es liberado nuevamente durante la respiración. Este ciclo desempeña un papel clave en la regulación del clima global y la mitigación del efecto invernadero.

En última instancia, la sostenibilidad ambiental depende en gran medida de la eficiencia de la fotosíntesis. Conservar bosques, océanos y otros ecosistemas es crucial para mantener la capacidad de las plantas de llevar a cabo la fotosíntesis de manera eficiente, asegurando así la estabilidad a largo plazo de la biosfera.