Luz, CO₂ y temperatura
En septiembre de 2026, el aire en Mauna Loa contenía 426.07 partes por millón de dióxido de carbono, cerca de un 52 por ciento más que las aproximadamente 280 ppm del aire anterior a la Revolución Industrial.
El paso más lento marca el ritmo
Imagina una tienda de sándwiches donde una persona corta pan y otra lo rellena. Si quien corta puede preparar 30 por minuto y quien rellena solo 10, la tienda produce 10 sándwiches por minuto; contratar a alguien que corte más rápido no cambia nada. En 1905, el botánico de Cambridge Frederick Blackman publicó un breve artículo, "Optima and limiting factors", que aplicó la misma idea a la fisiología vegetal. Cuando un proceso depende de varios factores, su tasa queda limitada por el que más escasea.
Para la fotosíntesis, los tres factores clásicos son la luz, el dióxido de carbono y la temperatura. La luz aporta energía a las reacciones dependientes de ella. El dióxido de carbono es la materia prima que RuBisCO fija en el ciclo de Calvin. La temperatura determina la rapidez de las enzimas. En el experimento de abajo, la tasa es el producto de un factor de temperatura y el menor entre un factor de luz y otro de CO₂. Se trata de un modelo didáctico simplificado basado en la idea de Blackman, de modo que los valores son para practicar, no mediciones.
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Luz
Con luz tenue, más luz significa más fotosíntesis casi en la misma proporción. A medida que aumenta la luz, la curva se dobla y después se estabiliza: la clorofila capta más energía de la que puede usar el ciclo de Calvin. En el modelo, con CO₂ a 420 ppm y 25 °C, la tasa es de 35.7 al 10 por ciento de la luz solar plena, de 55.6 al 20 por ciento y de 61.8 al 60 por ciento. Del 60 al 100 por ciento no cambia nada, porque el CO₂ se ha convertido en el límite.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono constituye una fracción diminuta del aire. El Laboratorio de Monitoreo Global de la NOAA informó de una media mensual de 426.07 ppm en Mauna Loa, Hawái, en septiembre de 2026, frente a unas 280 ppm antes de la era industrial, un valor obtenido de núcleos de hielo. En el modelo, con luz al 60 por ciento, aumentar el CO₂ de 420 a 1000 ppm eleva la tasa de 61.8 a 88.2; entonces la luz vuelve a ser el límite. A muchas plantas con luz intensa les falta CO₂, no luz.
Temperatura
La temperatura actúa de otra manera. No aporta energía ni carbono; modifica la rapidez con que trabajan enzimas como RuBisCO. Con frío, todo es lento. Al calentarse, la tasa aumenta hasta una temperatura óptima (25 °C en el modelo) y después cae con mayor rapidez, porque las enzimas empiezan a perder su forma. En un día caluroso y seco hay un segundo problema: las células oclusivas cierran los estomas para ahorrar agua y entra menos CO₂. OpenStax plantea esta pregunta en su capítulo de fotosíntesis, y en las próximas unidades la estudiarás desde el lado de la hoja.
| Condiciones (modelo) | Tasa | Factor limitante |
|---|---|---|
| 60% de luz, 420 ppm, 25 °C | 61.8 | CO₂ |
| 60% de luz, 1000 ppm, 25 °C | 88.2 | luz |
| 20% de luz, 1000 ppm, 25 °C | 55.6 | luz |
| 60% de luz, 280 ppm, 25 °C | 47.7 | CO₂ |
| 60% de luz, 420 ppm, 35 °C | 18.0 | temperatura |
| 60% de luz, 420 ppm, 15 °C | 30.8 | temperatura |
Las plantas reales son más complejas. La luz y el CO₂ suelen limitar a la vez en lugar de turnarse, las plantas se adaptan a la luz en la que crecen y las plantas de sombra modifican el equilibrio entre sus clorofilas. La idea de Blackman sigue siendo una primera pregunta útil: de todo lo que necesita esta planta ahora mismo, ¿qué es lo que más escasea?
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- Blackman (1905): el factor más escaso limita la tasa.
- Curva de luz: pronunciada con luz tenue y plana con luz intensa.
- Aire actual: unas 426 ppm de CO₂ (NOAA, septiembre de 2026); unas 280 ppm antes de la industrialización.
- La temperatura modifica la rapidez de las enzimas; demasiado calor es peor que demasiado frío.
- ¿Qué describió el artículo de Blackman de 1905?
- El factor más lento limita la tasa de un proceso
- La estructura del cloroplasto
- El ciclo de Calvin
- Cómo se abren los estomas
- NOAA: 426.07 ppm en septiembre de 2026, unas 280 ppm antes de la industrialización. ¿En qué porcentaje es mayor el valor actual? (Redondea al entero más cercano).
- En el modelo, con luz al 60% y 420 ppm, la tasa es 61.8. Al aumentar la luz al 100% se obtiene...
- la misma tasa de 61.8, porque el CO₂ es el factor limitante
- aproximadamente 100
- aproximadamente 80
- cero
- En el modelo, luz al 60% y 1000 ppm de CO₂ a 25 °C dan una tasa de 88.2. Antes, a 420 ppm, era de 61.8. ¿Cuánto aumentó la tasa?
- Con luz al 20%, la tasa es 55.6 tanto a 420 como a 1000 ppm. ¿Por qué?
- La luz es el factor limitante
- El CO₂ es el factor limitante
- La temperatura es demasiado alta
- Los estomas están cerrados
- ¿Por qué cae rápidamente la tasa por encima de la temperatura óptima?
- Las enzimas como RuBisCO empiezan a perder su forma
- Hay menos luz
- La clorofila se vuelve roja
- El agua deja de dividirse
- En un día caluroso y seco, las células oclusivas cierran los estomas. ¿Qué ocurre con la fotosíntesis?
- Se ralentiza porque entra menos CO₂ en la hoja
- Se acelera porque se ahorra agua
- No cambia nada
- Deja de producir oxígeno, pero sigue produciendo azúcar
- ¿Qué factor aporta la materia prima que fija RuBisCO?
- Dióxido de carbono
- Luz
- Temperatura
- Oxígeno
- Con luz tenue, duplicar la luz aproximadamente...
- aumenta mucho la fotosíntesis
- no tiene efecto
- reduce la fotosíntesis
- detiene la fotosíntesis
- En el modelo, con luz al 60%, 420 ppm y 15 °C, el factor de temperatura es 49.9% y el de CO₂ es 61.8%. Tasa = 100 × 0.499 × 0.618. Calcula el resultado con un decimal.
Fuentes de este curso (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Fecha de consulta: 2026-10-17