“La primera criatura de Dios fue la luz”
(Francis Bacon)
La luz desempeña un papel fundamental en el desarrollo de las plantas a través del proceso conocido como fotosíntesis, mediante el cual las plantas utilizan la energía de la luz para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcares y oxígeno, pero además la luz afecta en el crecimiento de las plantas de varias maneras:
- Crecimiento y desarrollo: La cantidad, intensidad y calidad de la luz pueden influir en la germinación de las semillas, la elongación de los tallos, la formación de hojas, la producción de flores y la maduración de los frutos.
- Direccionalidad: Las plantas son sensibles a la dirección de la luz y crecerán hacia ella en un proceso llamado fototropismo positivo. Esto les permite maximizar la captura de luz para la fotosíntesis y optimizar su crecimiento en la dirección adecuada.
- Fotoperiodismo: Muchas plantas utilizan la duración del día y la noche, es decir, la cantidad de luz a lo largo de un período de 24 horas, como una señal para regular eventos fisiológicos importantes, como la floración. Al detectar cambios en el fotoperiodo, las plantas pueden ajustar su crecimiento y desarrollo de acuerdo con las estaciones del año.
Es importante destacar que las plantas también requieren periodos de oscuridad para completar ciertos procesos fisiológicos, como la respiración y la síntesis de proteínas. Por lo tanto, el equilibrio entre la luz y la oscuridad es esencial para un desarrollo saludable de las plantas.
En la obscuridad las plantas no consumen CO2, sino que lo producen al respirar. A medida que empiezan a absorber luz y pueden realizar la fotosíntesis se empieza a compensar la producción de CO2 por la respiración y su consumo para la fotosíntesis. El punto de compensación de la luz se da cuando la tasa de producción y la tasa de consumo de CO2 en una planta son iguales debido a la fotosíntesis. Esto implica que la planta está produciendo la cantidad de energía necesaria para sostener sus propias necesidades metabólicas, sin generar excedentes.
Una vez alcanzado el punto de compensación, la energía lumínica adicional que la planta absorbe se almacena en forma de energía química, produciendo sacarosa y almidón.
El máximo de actividad fotosintética depende de la concentración de CO2 en la atmósfera circundante, así como de otros factores ambientales como la disponibilidad de agua y nutrientes, y la temperatura. La concentración de CO2 en la atmósfera es de 0,03%, aunque en los invernaderos industriales se puede inyectar este gas hasta alcanzar el 0.1-0.2% para aumentar el crecimiento de las plantas.
Fisiología vegetal (Lincoln Taiz &Eduardo Zeiger)
(1 µmol/m²/s de luz solar equivale a 54 lux)
La intensidad luminosa en el punto de compensación de la luz puede variar entre especies forestales. Los helechos y musgos, plantas adaptadas a la sombra, pueden llevar a cabo la fotosíntesis en niveles de luz muy bajos, generalmente alrededor de 1-10 micromoles de fotones por metro cuadrado por segundo (µmol/m²/s), niveles de luz típicos en el suelo del bosque bajo el dosel arbóreo denso. Los árboles de hoja perenne tienen puntos de compensación de luz más altos, entre 50 y 200 µmol/m²/s.
El punto de velocidad máxima de fotosíntesis varía entre especies forestales. Los árboles de hoja perenne como la encina, el pino o el abeto, que se desarrollan en áreas abiertas o con acceso a una mayor cantidad de luz solar, suelen tener el punto de velocidad máxima de fotosíntesis neta más alto, que se da con intensidad luminosa entre 800 y 2000 µmol/m²/s (43.200-108.000 lux). Los árboles de hoja caduca, como el arce, el nogal y el fresno pueden tener puntos de velocidad máxima de fotosíntesis neta ligeramente más bajos, que se dan entre 500 y 1500 µmol/m²/s (27.000-81.000 lux).
En las distintas regiones españolas la intensidad luminosa máxima puede variar según varios factores, como la latitud, la altitud, la época del año y las condiciones meteorológicas. En días soleados de verano podemos encontrar valores máximos entre 1.500-2.500 µmol/m²/s (81.000 – 135.000 lux).
Las horas de sol que recibe el bonsái al año son más importantes para su salud que la intensidad luminosa máxima, aunque esta exceda su punto de velocidad máxima de fotosíntesis, esto no debe necesariamente quemar sus hojas (salvo que sean tiernas por haber estado a la sombra y se expongan súbitamente a pleno sol). En efecto, el marchitamiento y quemaduras de las hojas que a veces sufrimos tiene más que ver con la sequedad del aire y la alta temperatura que con la intensidad luminosa, pero de eso hablaremos en otra ocasión.
La calidad de la luz se refiere al color o la longitud de onda y varía según la fuente. El sol emite longitudes de onda entre los 280 y los 2800 nm (97 % de la distribución total del espectro). Se dividen en tres regiones: Ultravioleta (100 a 380 nm), luz visible (380 a 780 nm) e infrarroja (700 a 3000 nm). La energía más alta corresponde a las longitudes de onda más bajas; la ultravioleta tiene energía más alta que la roja.
Fisiología vegetal (Lincoln Taiz &Eduardo Zeiger)
La luz visible se divide en: Violeta (380 a 430 nm), azul (430 a 500 nm), verde (500 a 570 nm), amarillo (570 a 590 nm), naranja (590 a 630 nm) y rojo (630 a 770). Por otra parte, las plantas fotosintetizan entre los 400 a 700 nm; este intervalo se conoce como radiación fotosintéticamente activa (RFA). La clorofila, el pigmento verde de las hojas que es responsable de absorber la energía de RFA, tiene dos puntos críticos de absorción: la luz azul y roja. Las hojas absorben poco verde y lo reflejan de vuelta; este es el motivo por el que vemos las hojas de color verde.
Los diferentes colores espectrales tienen distintos efectos sobre las plantas:
- La luz ultravioleta provoca daños en el ADN, reduce la velocidad de la fotosíntesis, disminuye el florecimiento y la polinización, y afecta el desarrollo de las semillas. Ultravioleta A (una subcategoría de la luz ultravioleta) puede provocar la elongación de la planta.
- La luz azul corresponde a uno de los puntos críticos de absorción, el proceso fotosintético es más eficiente cuando hay luz azul ya que ésta es responsable del crecimiento vegetativo de las hojas, y es importante para las semillas y las plantas jóvenes porque ayuda a reducir el estiramiento de la planta.
- La luz roja es el otro punto crítico de absorción de la luz para las hojas. El fitocromo (un fotorreceptor) dentro de las hojas es más sensible a la luz roja y responde a esta regulando el florecimiento y la producción de frutos. Además, ayuda a aumentar el diámetro del tallo y estimula la ramificación.
- La luz roja lejana puede provocar la elongación de la planta y desencadena el florecimiento en las plantas de días largos. Cuando las plantas vecinas dan sombra a otras plantas estas reciben una proporción mayor de luz roja lejana y tienden a crecer más altas para alcanzar más luz.
La calidad de la luz y la sombra no son los únicos factores que provocan un alargamiento indeseable de los tallos. Los amaneceres cálidos producen alargamiento, puesto que a esta hora del día es cuando el crecimiento del tallo es más activo. La falta de ventilación y el exceso de humedad o de fósforo a principios de temporada también pueden perjudicar, así como no pinzar los brotes adecuadamente.
Los árboles tienen la capacidad de adaptarse a las condiciones de luminosidad existentes y ajustar su metabolismo para seguir realizando la fotosíntesis incluso en condiciones de luminosidad insuficiente mediante tres mecanismos:
- Aclimatación morfológica: Cuando un árbol se encuentra en condiciones de baja luminosidad, puede realizar ajustes morfológicos para maximizar la captura de luz. Esto incluye el alargamiento de los tallos y ramas en busca de una mayor exposición a la luz, así como el aumento en el tamaño y número de hojas para incrementar la superficie de captación de luz.
- Aclimatación fisiológica: Los árboles también pueden realizar ajustes fisiológicos para adaptarse a la baja luminosidad. Pueden modificar la cantidad y composición de los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, para optimizar la captura de luz en condiciones de baja intensidad lumínica. Además, pueden ajustar la eficiencia en el uso de la luz, la tasa de apertura de los estomas y la relación entre la fotosíntesis y la respiración para maximizar la producción de energía y reducir las pérdidas en condiciones de baja luz.
- Almacenamiento de carbono: Los árboles pueden almacenar una cantidad significativa de carbono en sus estructuras, como el tronco y las raíces. En condiciones de baja luminosidad, cuando la fotosíntesis puede verse limitada, los árboles pueden utilizar parte de este almacenamiento de carbono para continuar con su metabolismo y seguir produciendo energía a través de la respiración.
Sin embargo, es importante destacar que los árboles tienen un límite en su capacidad de adaptación a condiciones de baja luminosidad. Si las condiciones de luz son extremadamente insuficientes durante un período prolongado, es posible que la fotosíntesis se vea afectada de manera significativa, lo que podría tener consecuencias negativas para el crecimiento y la salud del árbol.
No todo el espectro de luz es aprovechable, típicamente, las longitudes de onda no absorbidas suponen el 60% del total de la energía lumínica que llega a las hojas, perdiéndose otro 16% por reflexión y disipación de calor. Las plantas consumen en su metabolismo el 19% del total de energía recibida y solamente el 5% restante se convierte en carbohidratos. Esta “ineficiencia” de la energía lumínica es en realidad una bendición, ya que si las hojas absorbiesen toda la energía que reciben se quemarían, razón de más para considerar la instalación de mallas de sombreo en zonas de alta insolación durante los meses de verano, con ello conseguiremos bloquear el exceso de luz, subir un poco la humedad relativa y reducir ligeramente la temperatura, lo cual alargará las horas de actividad de nuestros bonsáis.
