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34.10:

Adquisición de luz

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Light Acquisition

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Las plantas tienen una asombrosa diversidad en la forma de sus hojas, en su tamaño y en su orientación. Las hojas del ruibarbo Gunnera manicata crecen de manera horizontal, desde 2,5 metros hasta 4. mientras que algunos pastos crecen como pequeñas aspas verticales al suelo. ¿Porqué hay tanta variedad en la estructura de la hoja? La luz del sol es esencial para la formación de glucosa durante la fotosíntesis. Por lo tanto, las plantas necesitan poder capturar la luz del sol con eficacia para crecer. Las hojas son estructuras de plantas especializadas, llenas de células que contienen cloroplastos que capturan la luz del sol. En general, las hojas más grandes de las plantas más altas capturan más energía de la luz. Sin embargo, las hojas grandes pierden más agua por la evaporación, y esto aumenta la demanda de agua. Si bien las plantas más altas tienen menos competencia por la luz, requieren más raíces substanciales y adaptaciones para transportar agua por grandes distancias. Las hojas grandes son comúnes en los ambientes húmedos; por ejemplo, el ruibarbo gigante es nativo de la selva montañosa de Brasil. En contraste, las plantas que viven en ambientes áridos han evolucionado estrategias para reducir la pérdida de agua en la menor cantidad posible. Es por esto que las hojas de las plantas del desierto como el creosote son relativamente pequeñas, con un área de superficie reducida. Phyllotaxy, or arrangement of leaves on a plant stem, ayuda a optimizar la captura de la luz. En los angiospermas, las hojas a menudo se organizan en uno de tres patrones: en espiral, alternado u opuesto. La eficiencia de la capttura de la luz puede estimarse al determinar el índice de área de la hoja. El índice de área de la hoja es la superficie de todas las hojas en relación al área de la tierra bajo la planta. Las plantas cuyo índice es alrededor de 7 tienen una captura de la luz eficiente; hojas adicionales e índices más altos causan el sombreado y la poda de las hojas más bajas. El tamaño y morfología de la hoja se forman por las presiones de la selección que impone el ambiente y por la historia evolutiva única de la especie, que da como resultado la diversidad de las estructuras de hoja que capturan de manera eficiente la luz del sol y realizan la fotosíntesis.

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Adquisición de luz

Con el fin de producir glucosa, las plantas necesitan capturar suficiente energía lumínica. Muchas plantas modernas han desarrollado hojas especializadas para la adquisición de la luz. Las hojas pueden ser sólo milímetros de ancho o decenas de metros de ancho, dependiendo del entorno. Debido a la competencia por la luz solar, la evolución ha impulsado el desarrollo de hojas cada vez más grandes y plantas más altas, para evitar el sombreado de sus vecinas con la elaboración contaminante de la arquitectura de las raíces y mecanismos para transportar agua y nutrientes.

Debido a que las hojas más grandes son más susceptibles a la pérdida de agua, las hojas más grandes se encuentran típicamente en plantas donde las precipitaciones son abundantes. En los ambientes más secos, los cloroplastos de las suculentas se encuentran en el tallo de la planta, minimizando la evaporación. La orientación de las hojas al sol también puede influir en la adquisición de luz. En ambientes excepcionalmente soleados, las hojas orientadas horizontalmente son susceptibles a una deshidratación excesiva. En estos ambientes, como los de los pastizales, las hojas pueden estar orientadas verticalmente para capturar la luz cuando el sol está bajo en el cielo, reduciendo así el daño solar.

La captura de luz también se puede optimizar mediante el posicionamiento de las hojas de las plantas con respecto al tallo; la disposición de las hojas en el tallo se llama filotaxia. La filotaxia alternativa describe el escenario en el que una sola hoja emerge de una sola posición en el tallo. Algunas plantas demuestran filotaxia opuesta, en la que dos hojas emergen en direcciones opuestas desde el mismo lugar. La filotaxia verticilo es cuando varias hojas emergen del mismo punto en un tallo. La hormona vegetal auxina controla el patrón en el que las hojas emergen del tallo de la planta.

Suggested Reading

Traas, J. Phyllotaxis. Development. 2013 Jan 15;140(2):249-53. [Source]

Blancon, J. et al. A High-Throughput Model-Assisted Method for Phenotyping Maize Green Leaf Area Index Dynamics Using Unmanned Aerial Vehicle Imagery. Front Plant Sci. 2019 Jun 6;10:685. [Source]