¿Cómo realizan la fotosíntesis los cactus?

Pero… sin hojas, ¿cómo realizan la fotosíntesis los cactus?

La fotosíntesis es el proceso por el cual la materia inorgánica se convierte en orgánica mediante la energía solar. Los cactus siguen siendo plantas y hacen la fotosíntesis igual que el resto de vegetales, pero con alguna diferencia que veremos a continuación.

Ten en cuenta, que los cactus y plantas crasas, al ser plantas originarias de lugares con temperaturas muy elevadas, durante el día mantienen sus estomas cerrados para evitar la perdida de líquidos por transpiración, por lo que realizan la fotosíntesis durante la noche.

Cuando los cactus realizan la fotosíntesis, lo hacen utilizando adaptaciones a su entorno, como el metabolismo del ácido crasuláceo (CAM) y los tallos verdes y resistentes.

A este grupo de plantas, se les denomina plantas CAM (Crassulacean Acidic Metabolism plants) y convierten durante la noche el dióxido de carbono en ácido málico el cual durante el día es convertido en otros azucares con mayor  energía química.

Como puedes ver, la fotosíntesis es un proceso complejo, no es tan simple como volver verde el tallo únicamente. Eso nos demuestra la especialización y adaptación de estas plantas a climas adversos y hostiles.

En este artículo descubrimos todo lo que necesitas saber sobre la fotosíntesis de los cactus.

Ciclo fotosintesis CAM y ciclo normal
Ciclo de la fotosíntesis

Primero, ¿qué es la fotosíntesis?

Antes de que realmente puedas entender por qué los cactus son diferentes y especiales, debes saber qué es la fotosíntesis y por qué es un proceso necesario para las plantas.

Como todos los seres vivos, las plantas necesitan ciertas moléculas complejas para alimentar su metabolismo. Esto es lo que les permite crecer y reproducirse.

Las moléculas simples, como el agua, se pueden absorber directamente del medio ambiente, pero otras, como los azúcares, son demasiado grandes y complicadas de absorber.

Incluso si no lo fueran, sería difícil para las plantas encontrar exactamente los tipos de azúcar que necesitan en su entorno todo el tiempo.

Entonces, en su lugar, optan por construir los suyos utilizando tres ingredientes básicos: dióxido de carbono, agua y luz.

Cuáles son los nutrientes necesarios para la fotosíntesis (no sólo de los cactus)?

  • El dióxido de carbono requerido para la fotosíntesis sirve como fuente de carbono.
  • El carbono se considera el bloque de construcción del mundo vegetal.

El carbono es un elemento que constituye el elemento principal en todos los azúcares que produce una planta, y también casi en cualquier otra parte de la planta.

Las plantas obtienen su dióxido de carbono del aire circundante, razón por la que los árboles y otras plantas se consideran una gran ayuda para eliminar el exceso de dióxido de carbono de nuestra atmósfera.

El agua se absorbe en la planta principalmente a través de las raíces, y se descompone en sus átomos componentes (hidrógeno y oxígeno) para servir como fuente de energía química para el proceso de síntesis real.

Cactus en roca en ambientes deserticos o áridos.
Los cactus necesitan mantener la humedad en ambientes desérticos.
  • El agua también es una fuente de hidrógeno, que es el otro ingrediente principal del azúcar.
  • La energía de la luz es absorbida por las plantas a través de sus cloroplastos.

Dado que la mayoría de las plantas crecen en áreas bien iluminadas, pueden darse el lujo de ser un poco exigentes con los tipos de luz que utilizan para este proceso.

Ciertas longitudes de onda de la luz funcionan mejor en reacciones fotosintéticas que otras, por lo que esas longitudes de onda se absorben.

Aquellos tipos de luz que no funcionan bien, generalmente aquellos en el rango de luz verde, se reflejan. Por este motivo, las plantas en general y los cloroplastos en particular, son verdes.

Las plantas que viven en áreas menos soleadas no pueden ser tan exigentes.

Es por eso que puedes ver plantas de sombra que son de color verde oscuro en lugar de verde brillante, y por qué algunas plantas marinas de profundidad son casi negras.

Absorben más longitudes de onda de luz y reflejan muy poco.

Juntándolo todo

Con los tres ingredientes que hemos comentado, las plantas pueden trabajar ensamblando los azúcares que necesitan. Si, ahora tus cactus ya tienen los elementos necesarios para hacer la fotosíntesis!

La energía de la luz descompone el agua y crea energía química. Esto a su vez se usa para dividir el dióxido de carbono en carbono y oxígeno.

El oxígeno se devuelve al medio ambiente, mientras que el carbono y el hidrógeno se combinan para crear algo nuevo: glucosa.

Este azúcar simple no sólo es delicioso, sino que también es el componente básico para todo lo que hace una planta.

Se puede convertir en una molécula resistente y duradera llamada celulosa, que forma las paredes celulares de la planta y le permite seguir creciendo.

La glucosa también se puede usar en otros procesos metabólicos de la planta, proporcionando energía a la maquinaria celular de la planta al igual que lo hace en nuestros propios cuerpos.

Y, si hay demasiada glucosa, la planta también puede almacenarla para más adelante en forma de azúcares más complejos, como el almidón.

¿Por qué los cactus realizan la fotosíntesis de manera diferente? ¿Sabes dónde hacen la fotosíntesis los cactus?

Los cactus han adaptado sus hojas y ciclos vitales al calor del desierto. Por eso realizan la fotosíntesis durante la noche, de tal manera que no pierden agua o humedad al abrir los estomas
Los cactus han adaptado sus hojas y ciclos vitales al calor del desierto.

Ya hemos visto cuales son los fundamentos básicos de la fotosíntesis y por qué es necesaria para que las plantas sobrevivan.

Ahora bien, ¿por qué los cactus lo hacen de manera diferente? En resumen, porque los desiertos y zonas áridas donde viven son duros.

Las plantas que habitan en estos lugares tienen que ser resistentes.

El sol abrasador y la falta de agua son suficientes para matar la mayoría de las plantas. Además, si añades a esta ecuación algún animal merodeador en busca de un sabroso refrigerio, es casi imposible sobrevivir. A menos que, por supuesto, te hayas adaptado.

Las hojas suaves y anchas pueden ser buenas para la fotosíntesis, pero pierden mucha agua debido a la evaporación.

Con el tiempo, los cactus modificaron sus hojas en grupos de espinas o pelos afilados.

Estas nuevas hojas son buenas para dos cosas: evitar la pérdida de agua y proteger la planta (sobre este tema, revisad el enlace anterior)

Sin embargo, eran inútiles cuando se trataba de la fotosíntesis, por lo que, en cambio, los tallos de los cactus se pusieron a trabajar.

A diferencia de muchas plantas grandes, los tallos de los cactus son generalmente verdes, con clorofila, lo que indica que aquí es donde se realiza la fotosíntesis.

Solución y adaptación: Fotosíntesis nocturna.

El cactus Saguaro en el desierto de Sonora Mexico, realizando la fotosíntesis durante lanoche
Cactus Saguaro en el desierto de Sonora México

Un tallo grande puede perder mucha agua si la planta no tiene cuidado.

La razón principal de la pérdida de agua es la transpiración o evaporación de las hojas o la superficie de la planta.

Siempre es necesaria cierta transpiración, porque esto es lo que extrae el agua de las raíces de la planta.

Pero una transpiración excesiva puede hacer que la planta se marchite y muera. La mayor parte del agua se pierde a través de los poros en las hojas de una planta llamadas estomas.

Estos poros también son donde la planta libera el oxígeno que crea durante la fotosíntesis, y absorbe el dióxido de carbono que necesita para continuar acumulando azúcares.

Anochece en el desierto. En este momento el cactus inicia el proceso de fotosíntesis.
Anochece en el desierto. En este momento el cactus inicia el proceso de fotosíntesis.

Dejar los estomas abiertos durante el calor del día acelera drásticamente la pérdida de agua, por lo que los cactus aguantan la respiración hasta la noche.

Una vez que se pone el sol y el desierto comienza a enfriarse, el riesgo de evaporación disminuye.

Los cactus abren los estomas en sus tallos y comienzan a absorber dióxido de carbono.

Para la mayoría de las plantas, este es el punto en el que las moléculas de dióxido de carbono serían alimentadas directamente al proceso de fotosíntesis, pero solo hay un problema: no hay luz.

Sin energía de la luz para impulsar el proceso de la fotosíntesis, los cactus tienen que almacenar su dióxido de carbono hasta el amanecer, momento en el que pueden comenzar la fotosíntesis como de costumbre.

Las moléculas de dióxido de carbono se almacenan en forma de ácido málico, que es parte de la razón por la cual esta adaptación inusual se llama metabolismo del ácido crasuláceo, o CAM.

Diferencias entre fotosíntesis diurna y fotosíntesis noctuna

A modo de resumen, podemos diferenciar dos tipos de fotosíntesis:

  • Fotosíntesis Diurna: Las plantas absorben dióxido de carbono, agua y nutrientes. Gracias a la luz solar, se convierte en alimento, y se libera oxígeno al exterior.
  • Fotosíntesis Nocturna: Las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno al exterior. Cuando se hace de día, el dióxido de carbono almacenado se convierte en azúcares (siempre con los estomas cerrados de día).

Dibujo de la fotosíntesis por tipo:

Las diferencias entre los tipos de plantas es la manera en que asimilan el CO2 para realizar la fotosíntesis.
Las diferencias entre los tipos de plantas es la manera en que asimilan el CO2 para realizar la fotosíntesis.

El metabolismo del ácido crasuláceo (CAM)

La parte “crasulácea” del nombre proviene del nombre de la familia de plantas en la que se descubrió el proceso por primera vez. Se llaman los cultivos de piedra, o, más científicamente, Crassulaceae.

El CAM es utilizado por muchos tipos diferentes de plantas, especialmente aquellas que viven en entornos de escasos recursos.

La mayoría de los habitantes del desierto usan algún tipo de CAM, ya sea todo el tiempo o solo cuando el agua es particularmente apretada.

Fotosiíntesis tallo cactus cam metabolismo crasulitico

Otros tipos de plantas, incluidas algunas acuáticas, usan CAM para conservar dióxido de carbono en lugar de agua.

En entornos que tienen poco dióxido de carbono, tiene sentido reunir y almacenar la mayor cantidad posible para su uso posterior. CAM al rescate!

También hay un efecto secundario inusual del CAM que es especialmente importante para cualquiera que coseche cactus para alimentarse:

Dependiendo de la hora del día afecta en gran medida la composición química de la planta, y ¡también afectará a su sabor!

  • Los ácidos tienen un sabor agrio (piensa en el ácido del vinagre). Los cactus tendrán una mayor concentración de ácido málico en su carne, a altas horas de la noche o primera hora de la mañana , por lo que tendrán un sabor agrio.
  • Sin embargo, por la tarde, ese ácido se habrá convertido en azúcar, por lo que la misma planta, más tarde en el día, tendría un sabor mucho más dulce.

¿Quién hubiera pensado que la forma en que una planta realiza la fotosíntesis podría tener ese efecto?

Como ves, la fotosíntesis puede ser un proceso complicado. La razón por la que cactus y otras plantas crasas, que viven en el desierto o zonas áridas, lo hacen de manera diferente es simple: tienen que hacerlo así de forma obligatoria.

Las adaptaciones que han ganado con el tiempo son perfectas para mantener el agua adentro y el aire caliente y seco afuera.

Es otra característica que hace que las plantas de cactus sean tan fascinantes y únicas.

Cactus Saguaro en el desierto de Sonora. Fotosíntesis nocturna.
Cactus Saguaro en el desierto de Sonora. Fotosíntesis nocturna.

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