Radiación Luminosa

Radiación Solar (Rs)

La radiación solar es la radiación de ondas cortas emitida por el sol y recibida en la superficie de la tierra. Está constituida por un conjunto de ondas electromagnéticas, cuya longitud de onda (λ) varía principalmente entre 230 y 4000 nm.

Composición de la Rs:

1. Radiación ultravioleta (UV) – Efecto químico
2. Radiación visible – Efecto luminoso
3. Radiación infrarroja (IR) – Efecto térmico

La radiación solar es función de:

1. De la época (estación) del año

   Ley de Bouguer: La cantidad de radiación solar que atraviesa un medio más o menos transparente (atmósfera) disminuye en progresión geométrica, cuando la masa atravesada aumenta en progresión aritmética.

2. De la inclinación con que los rayos solares inciden sobre la superficie que recibe la radiación.

   La oblicuidad de los rayos depende de la latitud de la zona, de la orientación y pendiente de la superficie receptora y del momento del día.

   Ley del coseno de Lambert

3. De la composición y transparencia de la atmósfera.

   Materiales absorbentes y dispersores:

   • Vapor de H₂O y CO₂, disminuyen la radiación IR
   • Nubes, polvo y humo, disminuyen la radiación visible

   Una combinación de las leyes de Bouguer y Lambert, da la radiación directa en una superficie horizontal

Radiación Neta (Rn)

Diferencia entre toda la radiación recibida (entrante) y toda la reflejada o emitida (saliente) por la superficie de la tierra, tanto de ondas cortas como de ondas largas.

Rn = Rns + Rnl

Efectos de la Radiación Solar sobre las Plantas

1. Influencia de la Luz sobre las Plantas

Aspectos importantes a destacar de la radiación luminosa:

• Control que ejerce la luz sobre el crecimiento y la diferenciación de las plantas independientemente de la fotosíntesis.
• Principales respuestas fisiológicas inducidas por la luz

Intensidad:

• Longitud de los entrenudos y etiolado
• Grosor de la lámina foliar

Duración del período luminoso (fotoperiodo):

• Regulación de la floración/ Formación de tubérculos y bulbos
• Formación de raíces adventicias en estacas
• Latencia de yemas
• Longitud de entrenudos

Calidad/Composición Efectos principales:

1. Térmico
2. Fotosintético
3. Fotomorfogénico

• Germinación de las semillas
• Longitud de los entrenudos
• Síntesis de antocianinas

2. Intensidad de la Luz y Fotosíntesis

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa es directamente proporcional a la intensidad de la Rs. La radicación luminosa es la fuente de energía que utilizan las plantas en el proceso de la fotosíntesis para sintetizar la materia orgánica.

Los rayos luminosos son absorbidos en los cloroplastos, utilizándose en la formación y asimilación de compuestos orgánicos complejos.

CO₂ + H₂O → luz → (CH₂O) + O₂

Actividad fotosintética (AF) de las hojas con relación con la intensidad de la luz (IL)

Relación entre AF e IL: cinética hiperbólica:

• Niveles bajos de IL, y en un intervalo más o menos reducido: AF aumenta linealmente con IL.
• Niveles superiores de IL: AF aumenta menos que proporcionalmente con IL.
• Niveles altos de IL: AF se mantiene constante al aumentar IL. La hoja se satura de luz: saturación luminosa.

Clasificación de las plantas según su relación con IL

• Plantas heliófilas o de sol: Amantes de la luz.
• Plantas de sombra: Amantes de la sombra.
• Plantas con necesidades intermedias de luz

Efectos negativos/ perjudiciales de una baja IL

Baja IL, generalmente por:

• Plantaciones demasiado densas/ espesas
• Cultivos asociados, con especies de porte distinto

Efectos negativos:

• Disminución de la fotosíntesis
• Disminución de la síntesis de otros pigmentos (carotenos, licopeno,…)
• Aumento del alargamiento de los tallos, débiles, poco lignificados,..
• Caída prematura de las hojas verdes
• Mayor sensibilidad a plagas y enfermedades

Efectos negativos/ perjudiciales de una alta IL

1. Saturación luminosa (SL)

La fotosíntesis se compone de:

• Reacción fotoquímica (RF; independiente de la Tª)
• Reacción enzimática (RE; depende de la intensidad de la RF, [CO₂], Tª y turgencia de las células)

Al aumentar la IL no sigue el ritmo de la RF, por lo que se acumulan productos intermedios, baja el ritmo de la RE.

2. Fotorrespiración (FR)

El exceso de Tª que acompaña al exceso de luz favorece la FR, que consume sustancias hidrocarbonadas (y O₂) y produce CO₂, en presencia de luz y a través de procesos diferentes a la respiración en la oscuridad (sin generar ATP). FR es función de la temperatura; ej: si la temperatura aumenta de 20-25 ºC hasta 30-35 ºC, la respiración oscura se duplica y la fotorrespiración se multiplica por 8.

3. Fotoinhibición (FI)

El flujo excesivamente elevado de fotones da lugar a la FI, conjunto de procesos el ritmo de los cuales es proporcional a IL, e independiente de la Tª y de la concentración de O₂. Ciertos productos (quinonas) que absorben la luz UV se vuelven fitotóxicos para los tejidos fotosintéticos.

Balance de Carbono en la Planta

FN = FB – (FR + RM)

• FN: fotosíntesis neta (+,-;0)
• FB: fotosíntesis bruta: cantidad total del fotoasimilados producidos.
• FR: fotoasimilados consumidos por la fotorrespiración
• RM: fotoasimilados consumidos por la respiración mitocondrial

Eficiencia fotosintética:

1. Elección de genotipos con mayor eficacia fotosintética.
   • Plantas C₄. Plantas con límite de saturación luminosa alta, fotorrespiración no existe. Peculiaridades anatómicas, bioquímicas y fisiológicas. Especies de origen tropical, especies principalmente adaptadas a ambientes con elevadas temperaturas, luminosidad, baja humedad relativa, humedad del suelo.
   • Plantas C₃. Algunas especies con baja fotorrespiración.
2. Elevada interceptación de la luz por las hojas
3. Aumentar la velocidad de asimilación neta (NAR)

   Aumentar la concentración de clorofila, de proteínas por superficie foliar. Con la mejora genética, nutrición mineral suficiente y equilibrada, etc.

4. Otras estrategias: Aumentar la migración de fotoasimilados

3. Duración de la Luz y Morfogénesis

Muchas plantas no florecen si no están expuestas a una secuencia precisa de ciclos diarios de luz y oscuridad.

Fotoperiodo: Duración del período luminoso diario

Floración: Inducción y formación de los primordios florales, que dan lugar a los diferentes elementos de la flor.

Fotoperiodismo: Fenómenos fisiológicos que se producen como respuesta a la duración y alternancia de los períodos diarios de iluminación y de oscuridad.

Según el fotoperíodo (FP) óptimo para provocar la floración:

• Plantas de día largo o longidiurnas (PDL)

  Para florecer necesitan un FP ≥ un cierto número de horas al día.

  Especies originarias de regiones templadas que florecen en la primavera-verano: cebada, trigo, espinaca, remolacha, begonia, etc.

• Plantas de día corto o brevidiurnas (PDC)

  Para florecer necesitan un FP ≤ un cierto número de horas al día.

  Si las condiciones de luz superan esta duración crítica, se mantienen en estado vegetativo.

  Especies originarias de regiones tropicales o subtropicales que florecen en otoño-invierno: arroz, soja, tabaco, variedades de patata, crisantemo.

• Plantas indiferentes o neutrodiurnas

  Florecen después de un cierto período de crecimiento vegetativo, independientemente del FP: algodón, tomate, pimiento, berenjena, clavel, etc.

Mecanismos de fotoperiodismo

A través de los cuales las plantas captan el estímulo luminoso y lo traducen en la respuesta fisiológica de la floración. Estos mecanismos son complejos y todavía no están bien conocidos.

El fitocromo es una cromoproteína receptora del estímulo luminoso, de la cual existen dos formas reversibles.

• Pfr y Pr
• Duración del período de oscuridad.
• PDL: plantas de noche corta .PDC: plantas de noche larga

Aplicaciones prácticas

1. Alejamiento en latitud de las especies de cultivo
2. Especies de cultivo en ambientes nuevos

   Elección prudente de las especies, variedades y épocas de siembra.

3. Control del fotoperíodo.

   Iluminación en los invernaderos

   Iluminación fotoperiódica.