Agro-AL DÍA · Agro-AL DÍA En este número: ¿Qué es y para qué sirve una curva de respuesta a la luz? ..... 1 Importancia de los radiosondeos del Instituto Meteorológico Nacional

Boletín Técnico de la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit, Universidad de Costa Rica

Agro-AL DÍA

En este número:

¿Qué es y para qué sirve una curva de respuesta a la luz? .......................... 1

Importancia de los radiosondeos del Instituto Meteorológico Nacional ...................... 3

Eventos de interés ..... 6

¿Qué es y para qué sirve una curva de respuesta a la luz?

Werner Rodríguez-Montero

La fotosíntesis es un proceso biológico que captura de la energía lumino-sa proveniente del Sol. Las plantas verdes, para nuestra fortuna, logran transformar la energía que cargan los fotones que componen la luz solar en energía química. Cuando comemos alimentos vegetales consumimos energía química previamente capturada por algún cultivo mediante el proceso foto-sintético. De no ser por la fotosíntesis, los organismos que no “cosechamos” la luz no podríamos subsistir en La Tierra.

Adicionalmente, la fotosíntesis es responsable de la presencia y renovación constante del oxígeno en la atmósfera terrestre. En un paso inicial de la fotosíntesis, la energía luminosa proveniente del Sol es utilizada para romper la molécula del agua liberando oxígeno a la atmósfera y ponien-do a disposición de los fotosistemas sus electrones. Consecuentemente, sin fotosíntesis no habría suficiente oxígeno en la atmósfera y los seres vivos terrestres estaríamos condenados a utilizar únicamente la energía que permiten extraer los procesos respiratorios que no utilizan oxígeno (la llamada respiración anaeróbica), todos ellos menos eficientes que la respiración aeróbica. Sin oxígeno, probablemente no existirían organis-mos complejos en La Tierra, tal y como ocurrió en el pasado del planeta antes de la existencia de plantas fotosintéticas.

Podemos concluir de lo anterior que la fotosíntesis es un proceso esencial para el sostenimiento de la vida terrestre, por lo menos, tal y como la conocemos. Otras formas de vida serían factibles sin la fotosíntesis pero ellas serían menos complejas y de reducida eficiencia energética. Necesariamente, bajo esas condicio-nes los organismos serían más pequeños y simples que los actuales habitantes de nuestro planeta.

Una curva de respuesta a la luz muestra la relación entre la cantidad de luz fotosintéticamente activa que absorben los fotosistemas de una hoja y la tasa fotosintética que ella produce (Figura 1). A esta tasa gene-ralmente se le llama “fotosíntesis neta” (abreviado como Fn) para indicar que se ha descontado del valor de dióxido de carbono fijado el carbono liberado de vuelta a la atmósfera por la respiración.

Marzo 2013 | Número 3Encuentre todos los boletines en: www.eefb.ucr.ac.cr

Agro-AL DÍA Año 3, Número 3 2

Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno http://www.eefb.ucr.ac.cr Tel. (506) 2511-7798. Fax. (506) 2433-9086

La Figura 1 muestra dos curvas de respuesta a la luz. La azul, corresponde a la hoja de una planta bien adaptada a la luz. La roja, representa la respuesta a la luz de una hoja adaptada a la sombra. En ambos casos, al inicio de las curvas a mayor Radiación fotosintéticamente activa (es decir, luz en el rango de lon-gitud de onda de los 400 a los 700 nm) mayor fotosíntesis neta. Esta correspondencia entre la cantidad de luz y la Fn revela que en esta sección ascendente de las curvas la luz es el factor limitante. Posteriormente, ambas curvas muestran un “aplanamiento” de la respuesta, es decir, que a pesar de suministrarse más luz la Fn no sigue aumentando en la misma medida que en la fase inicial. Decimos que las curvas tienden a una línea horizontal imaginaria llamada “asíntota”. Esta asíntota corresponde a uno de los parámetros que define una curva de respuesta a la luz, la llamada “fotosíntesis máxima”, indicada en la Fig. 1 sólo para la curva azul, para evitar sobrecargar el gráfico. La tendencia asintótica de las curvas de respuesta a la luz indica que a partir de cierto punto la luz deja de ser el factor limitante de la fotosíntesis. Este rol es asumido por la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, como puede demostrarse al medir la fotosíntesis en atmósferas enriquecidas con dióxido de carbono.

Ambas curvas parten de un valor negativo relacionado con el intercambio de dióxido de carbono existente cuando no hay luz (valor de Radiación fotosintéticamente activa igual a cero en el eje horizontal del gráfico). Este valor de Fotosíntesis neta negativa determinado por la carencia total de luz es llamado “Respiración oscura”. Conforme aumenta la luz por encima del valor de cero, ambas curvas muestran valores ascendentes de Fn hasta tocar el eje horizontal. Este punto de intersección de la curva de respuesta a la luz con el eje ho-rizontal es conocido como el “punto de compensación de la luz” pues indica cuánta luz es necesaria para que el dióxido de carbono liberado por la hoja a través de la respiración sea igual al del dióxido de carbono fijado por la fotosíntesis. En otras palabras, el punto de compensación de la luz nos dice cuánta luz es necesaria para empatar los procesos contrarios de la fotosíntesis (que gana dióxido de carbono) y la respiración (aquel

Figura 1. Curvas de respuesta a la luz de una hoja de sol (adaptada a condiciones de luz) y una hoja de sombra (adaptada a condiciones de penumbra).



que pierde dióxido de carbono). Nuevamente, en la Figura 1 sólo se ha indicado el punto de compensación de la luz de la hoja adaptada a la luz.

Invito al lector a comparar la fotosíntesis máxima, el punto de compensación de la luz y la respiración oscura de la hoja de sol (puntos azules) contra la hoja de sombra (puntos rojos). Por esta vía es posible concluir que la adaptación a la luz determina una Fotosíntesis máxima más alta. Por el contrario, la hoja de sombra alcanza valores de Fotosíntesis máxima menores pero logra el punto de compensación a la luz antes que la hoja de sol, lo cual revela una mayor eficiencia de sus fotosistemas adaptados a funcionar en la penumbra. Finalmente, resulta notable que la hoja adaptada a la sombra respira menos que la adaptada a la luz (hoja de sol). Otra forma de sintetizar esta conclusión sería que las hojas de sombra logran fotosintetizar más con menos luz o, en términos económicos, que el rédito (fotoasimilados) por unidad de insumo (luz) es mayor en la hoja de sombra que en la adaptada a la luz.

¿Para qué sirven estas curvas de respuesta a la luz?

Hemos visto que ellas logran caracterizar cómo responde la fotosíntesis a la luz. Esta respuesta permite identificar claras diferencias entre las hojas adaptadas a la luz y a la sombra. Esta caracterización cuanti-tativa es útil para estimar la fotosíntesis neta de un dosel de hojas (todas las hojas de una planta o de un conjunto de plantas). Para ello es necesario contar con algún algoritmo que pueda indicarnos como varía la luz conforme penetramos el dosel del cultivo de afuera hacia adentro. Obviamente, las hojas más externas tenderán a mostrar curvas de respuesta a la luz parecidas a las de las llamadas hojas de sol en la Fig. 1, en tanto, las ubicadas en capas de hojas más internas, serán más similares a las llamadas hojas de sombra.

En última instancia, la fotosíntesis del dosel de una planta es igual a la sumatoria de la fotosíntesis de todas sus hojas activas. Esta suma no es simple ni lineal porque varía en función de una serie de factores, entre ellos: la luz, la humedad relativa del aire y la edad de la hoja. No obstante, es posible obtener estimaciones razonables de la fotosíntesis del dosel de una planta a partir del escalamiento de la fotosíntesis foliar a la fotosíntesis del dosel. La pieza de conocimiento clave para hacer esta extrapolación es la curva de respuesta a la luz del cultivo de interés.

Importancia de los radiosondeos del Instituto Meteorológico Nacional

José Joaquin Agüero y Werner Stolz

El Instituto Meteorológico Nacional (IMN) instaló en Costa Rica una estación de radio sondeo para disponer de observaciones de altura a partir del año 1972. Este esfuerzo además mejoró la red de telecomunicaciones, necesaria para intercambiar infor-mación con el resto del istmo, el Caribe y Norte América.

Consecuentemente, el IMN dispone de una base de datos de más de 30 años –aunque no continua- por las interrupciones ocasio-nales que ha sufrido el sistema. Durante este largo periodo de observación, la radiosonda fue lanzada, durante la mayor parte del tiempo, desde la oficina del IMN localizada en el Aeropuerto Internacional Juan Santamaría. A partir del año 2012, como con-secuencia de un convenio interinstitucional suscrito entre el IMN y la Universidad de Costa Rica, comenzó a lanzare una radioson-da desde la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM, Barrio San José, Alajuela) diariamente.

Fig. 1. Radar y GPS requeridas para llevar a cabo el radiosondeo desde la Estación Expe-rimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEA-FBM)



El radiosondeo tiene como objetivo general regis-trar los valores diarios de las variables atmosféricas del país, entre otras: temperatura, viento y hume-dad relativa. Los datos recabados son utilizados por el IMN para:

1) Determinar la estabilidad atmosférica; 2) Nutrir con datos los modelos numéricos del tiem-po y su previsión;3) Darle seguimiento –por medio de las series de tiempo que se van conformando- a la variabilidad climática y al cambio climático.

El radiosondeo constituye uno de los insumos de mayor utilidad en la Meteorología tanto a nivel mundial como nacional. La radiosonda consiste en una caja que contiene un transmisor, una batería seca, dos antenas y sensores de temperatura, pre-sión y humedad relativa.

Diariamente, a las 5 a.m., un funcionario del IMN lanza la radiosonda a la atmósfera por medio de un globo lleno de helio. La radiosonda hace un desplazamiento a través de la troposfera y la estratosfera

Figura 2. Llenado del globo que transportará a la radioson-da con helio.

Figura 3. Variación altitudinal de variables de importancia meteorológica registradas con base en los datos proveídos por la radiosonda.



baja, recorriendo alrededor de 26 kilómetros en dos horas. Los datos transmitidos por la radiosonda son registrados por el sistema DIGICORA, el cual recibe y procesa los datos. El archivo obtenido como producto de cada lanzamiento es transmitido a las oficinas del IMN y a centros internacionales especializados.

Posteriormente, los especialistas analizan concienzudamente los resultados para determinar varios factores termodinámicos locales de importancia, tales como, los índices de inestabilidad atmosférica, los niveles a los cuales se forman las nubes, nivel de congelamiento, la probabilidad de tormenta eléctrica y velocidad y dirección del viento, entre otros (Figura 3).

La red de estaciones de altura (GUAN, por sus siglas en inglés) de la Organización Meteorológica Mundial, a la cual pertenece el IMN de Costa Rica, consta de una considerable número de estaciones de radiosondeo alrededor del mundo. El conjunto de datos –registrados cada 12 horas en algunos países- muestra un inme-jorable panorama dinámico y termodinámico de la atmósfera mundial en tiempo real. Además, este conjunto de datos sirve para calibrar los valores registrados por los satélites meteorológicos alrededor de La Tierra.



Créditos

Producción: Dr. Werner RodríguezDiagramación: Meliza VillegasContacto: Dr. Werner Rodríguez

[email protected], Alajuela, COSTA RICATeléfono: (506) 2511 7798

Eventos de interés

Durante sus más de 25 años de existencia, la Escuela de Ciencias Agrarias (ECA), ha consolidado a un equipo humano de primer nivel académico, formado en las más prestigiosas universidades del mun-do. El Programa de Maestría en Agricultura Ecológica cuenta con el apoyo de ese personal, además de especialistas de otras Escuelas de la Universidad Nacional, en campos como la Economía Ambiental, Con-taminación Ambiental y Evaluación del Impacto Ambiental. Así mismo cuenta con el apoyo de especialis-tas de otras Universidades Nacio-nales e Internacionales.

Coordina la maestría Gabriela Soto M., Ing. Agr (UCR), MSc (Universidad de Virgi-nia). Con amplia trayectoria en docencia en la UCR, CATIE, EARTH, y en ONGs (Presidenta EcoLOGICA, Vicepresidenta IFOAM).

RECURSOS INSTITUCIONALES

Escuela de Ciencias Agrarias

Maestría en Agricultura Alternativa con Mención en

Agricultura Ecológica

2013-2014

Inicio: Abril de 2013

Programa de Posgrado en Agricultura Ecológica de la Escuela de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional

Teléfono: (506)2277-3656

Fax: (506)2261-0035

Apartado postal: 86-3000 Heredia, Costa Rica.

Correo electrónico:

[email protected]

Sitio web: www.una.ac.cr/agra/agrieco.html

Documents

Agro-AL DÍA · Agro-AL DÍA En este número: ¿Qué es y para qué sirve una curva de respuesta a la luz? ..... 1 Importancia de los radiosondeos del Instituto Meteorológico Nacional