La curva PI (o fotosíntesis-irradiancia ) es una representación gráfica de la relación empírica entre la irradiancia solar y la fotosíntesis . Es una derivación de la curva de Michaelis-Menten y muestra la correlación generalmente positiva entre la intensidad de la luz y la tasa fotosintética. Es un gráfico de la tasa fotosintética en función de la intensidad de la luz (irradiancia).
La curva PI se puede aplicar a reacciones terrestres y marinas, pero se utiliza más comúnmente para explicar la respuesta fotosintética del fitoplancton que habita en el océano a los cambios en la intensidad de la luz. El uso de esta herramienta para aproximar la productividad biológica es importante porque el fitoplancton contribuye con aproximadamente el 50% [1] de la fijación global total de carbono y es un importante proveedor de la red alimentaria marina.
Dentro de la comunidad científica, la curva puede denominarse PI, PE o curva de respuesta a la luz. Si bien cada investigador puede tener sus propias preferencias, todas son fácilmente aceptables para su uso en la literatura. Independientemente de la nomenclatura, la tasa fotosintética en cuestión puede describirse en términos de carbono (C) fijado por unidad por tiempo. Dado que los individuos varían en tamaño, también es útil normalizar la concentración de C a la clorofila a (un pigmento fotosintético importante) para tener en cuenta la biomasa específica.
Ya en 1905, los investigadores marinos intentaron desarrollar una ecuación que se utilizara como estándar para establecer la relación entre la irradiación solar y la producción fotosintética. Varios grupos tuvieron un éxito relativo, pero en 1976 un estudio comparativo realizado por Alan Jassby y Trevor Platt, investigadores del Instituto Bedford de Oceanografía en Dartmouth, Nueva Escocia, llegó a una conclusión que solidificó la forma en que se desarrolla una curva PI. Después de evaluar las ocho ecuaciones más utilizadas, Jassby y Platt argumentaron que la curva PI se puede aproximar mejor mediante una función tangente hiperbólica, al menos hasta que se alcanza la fotoinhibición .
Existen dos derivaciones simples de la ecuación que se utilizan comúnmente para generar la curva hiperbólica. La primera supone que la tasa fotosintética aumenta con el aumento de la intensidad de la luz hasta que se alcanza Pmax y continúa la fotosíntesis a la tasa máxima a partir de entonces.
Tanto la Pmax como la pendiente inicial de la curva, ΔP/ΔI, son específicas de cada especie y están influidas por diversos factores, como la concentración de nutrientes, la temperatura y las capacidades fisiológicas del individuo. La intensidad de la luz está influida por la posición latitudinal y sufre flujos diarios y estacionales que también afectarán la capacidad fotosintética general del individuo. Estos tres parámetros son predecibles y se pueden utilizar para predeterminar la curva PI general que debe seguir una población.
Como se puede ver en el gráfico, dos especies pueden tener diferentes respuestas a los mismos cambios incrementales en la intensidad de la luz. La población A (en azul) tiene una tasa inicial más alta que la de la población B (en rojo) y también exhibe un cambio de tasa más fuerte a mayores intensidades de luz a menor irradiancia. Por lo tanto, la población A dominará en un entorno con menor disponibilidad de luz. Aunque la población B tiene una respuesta fotosintética más lenta a los aumentos en la intensidad de la luz, su Pmax es más alta que la de la población A. Esto permite un dominio eventual de la población a mayores intensidades de luz. Hay muchos factores determinantes que influyen en el éxito de la población; el uso de la curva PI para obtener predicciones del flujo de tasa a los cambios ambientales es útil para monitorear la dinámica de la floración del fitoplancton y la estabilidad del ecosistema.
La segunda ecuación explica el fenómeno de la fotoinhibición . En los primeros metros del océano, el fitoplancton puede estar expuesto a niveles de irradiancia que dañan el pigmento clorofila-a dentro de la célula, disminuyendo así la tasa fotosintética. La curva de respuesta representa la fotoinhibición como una disminución de la tasa fotosintética a intensidades de luz más fuertes que las necesarias para alcanzar la Pmax.
Los términos no incluidos en la ecuación anterior son:
La respuesta hiperbólica entre la fotosíntesis y la irradiancia, representada por la curva PI, es importante para evaluar la dinámica de las poblaciones de fitoplancton, que influyen en muchos aspectos del entorno marino.
