El punto de compensación de la luz ( Ic ) es la intensidad de la luz en la curva de luz donde la tasa de fotosíntesis coincide exactamente con la tasa de respiración celular . En este punto, la absorción de CO 2 a través de las vías fotosintéticas es igual a la liberación respiratoria de dióxido de carbono, y la absorción de O 2 por la respiración es igual a la liberación fotosintética de oxígeno. El concepto de puntos de compensación en general se puede aplicar a otras variables fotosintéticas, siendo la más importante la de concentración de CO 2 – punto de compensación de CO 2 (Γ). Intervalo de tiempo en el día en el que la intensidad de la luz es baja debido a que el intercambio gaseoso neto es cero se llama punto de compensación.
En términos de asimilación, en el punto de compensación, la asimilación neta de dióxido de carbono es cero. Las hojas liberan CO 2 mediante fotorrespiración y respiración celular, pero el CO 2 también se convierte en carbohidratos mediante la fotosíntesis. La asimilación es, por tanto, la diferencia en el ritmo de estos procesos. A una presión parcial dada de CO 2 (0,343 hPa en una atmósfera de 1980 [1] ), hay una irradiación en la que la asimilación neta de CO 2 es cero. Por ejemplo, temprano en la mañana y al final de la tarde, el punto de compensación de luz Ic puede alcanzarse a medida que disminuye la actividad fotosintética y aumenta la respiración. La concentración de CO 2 también afecta las tasas de fotosíntesis y fotorrespiración. Las concentraciones más altas de CO 2 favorecen la fotosíntesis, mientras que las concentraciones bajas de CO 2 favorecen la fotorrespiración, produciendo un punto de compensación de CO 2 Γ para una irradiación determinada. [2]
Como se definió anteriormente, el punto de compensación de luz Ic es cuando no se produce asimilación neta de carbono. En este punto, el organismo no está consumiendo ni generando biomasa . El intercambio gaseoso neto también es cero en este punto.
I c es un valor práctico que se puede alcanzar temprano en la mañana y temprano en la noche. La respiración es relativamente constante con respecto a la luz, mientras que la fotosíntesis depende de la intensidad de la luz solar .
Para las plantas acuáticas donde el nivel de luz a una profundidad determinada es aproximadamente constante durante la mayor parte del día, el punto de compensación es la profundidad a la que la luz que penetra en el agua crea el mismo efecto equilibrado.
El punto de compensación de CO 2 (Γ) es la concentración de CO 2 a la que la tasa de fotosíntesis coincide exactamente con la tasa de respiración. Existe una diferencia significativa en Γ entre las plantas C 3 y las plantas C 4 : en tierra, el valor típico de Γ en una planta C 3 oscila entre 40 y 100 μmol/mol, mientras que en las plantas C 4 los valores son más bajos, entre 3 y 100 μmol/mol . 10 µmol/mol. Las plantas con una CCM más débil , como la fotosíntesis C2 , pueden mostrar un valor intermedio de 25 μmol/mol. [3] : 463
La unidad μmol/mol también puede expresarse como presión parcial de CO2 en pascales ; para condiciones atmosféricas, 1μmol/mol = 1 ppm ≈ 0,1 Pa. Para el modelado de la fotosíntesis, la variable más importante es el punto de compensación de CO 2 en ausencia de respiración mitocondrial , también conocido como punto de fotocompensación de CO 2 (Γ*), el Punto de compensación bioquímica de CO 2 de Rubisco . Puede medirse mediante el intercambio isotópico de gas de toda la hoja o estimarse mediante el método de Laisk utilizando un valor "aparente" intermedio de C* con corrección. [4] C* se aproxima a Γ* en ausencia de refijación de carbono, es decir, fijación de carbono a partir de productos de fotorrespiración. En las plantas C 4 , ambos valores son más bajos que sus homólogos C 3 . En las plantas C2 que funcionan por refijación, sólo C* es significativamente menor. [5]
Como todavía no es común cambiar rutinariamente la concentración de CO 2 en el aire, los puntos de concentración son en gran medida teóricos y se derivan de modelos y extrapolaciones, aunque se mantienen bien en estas aplicaciones. Tanto Γ como Γ* están relacionados linealmente con la presión parcial de oxígeno ( p (O 2 )) debido a la reacción secundaria de Rubisco. Γ también está relacionado con la temperatura debido a la dependencia de la temperatura de las tasas de respiración. También está relacionado con la irradiación, ya que se requiere luz para producir RuBP (ribulosa-1,5-bifosfato), el aceptor de electrones de Rubisco. Con una irradiación normal, casi siempre habría suficiente RuBP; pero con baja irradiación, la falta de RuBP disminuye la actividad fotosintética y por lo tanto afecta a Γ. [2]
La respiración ocurre tanto en plantas como en animales a lo largo de la columna de agua, lo que resulta en la destrucción o uso de la materia orgánica, pero la fotosíntesis sólo puede tener lugar a través de algas fotosintéticas en presencia de luz, nutrientes y CO 2 . [6] En las columnas de agua bien mezcladas, el plancton se distribuye uniformemente, pero la producción neta sólo se produce por encima de la profundidad de compensación. Por debajo de la profundidad de compensación hay una pérdida neta de materia orgánica. La población total de organismos fotosintéticos no puede aumentar si la pérdida excede la producción neta. [6] [7]
La profundidad de compensación entre la fotosíntesis y la respiración del fitoplancton en el océano debe depender de algunos factores: la iluminación en la superficie, la transparencia del agua, el carácter biológico del plancton presente y la temperatura. [7] El punto de compensación se encontró más cerca de la superficie a medida que te acercas a la costa. [7] También es más bajo en las estaciones invernales en el Mar Báltico según un estudio que examinó el punto de compensación de múltiples especies fotosintéticas. [8] La porción azul del espectro visible, entre 455 y 495 nanómetros, domina la luz en la profundidad de compensación.
Una preocupación con respecto al concepto de punto de compensación es que se supone que el fitoplancton permanece a una profundidad fija durante un período de 24 horas (período de tiempo en el que se mide la profundidad de compensación), pero el fitoplancton experimenta un desplazamiento debido a que las isopicnales lo mueven decenas de metros. [9]