La importancia de la fase luminosa de la fotosíntesis en el cultivo de cannabis

El papel fundamental de la luz para el correcto crecimiento de la planta de cannabis

La luz es esencial para el crecimiento y la salud de las plantas de cannabis debido al proceso de fotosíntesis, que utiliza la energía luminosa para producir compuestos que la planta necesita para crecer y prosperar.

La fotosíntesis se produce en los cloroplastos de las células de la planta y depende de la absorción de luz por pigmentos como la clorofila y los carotenoides. Los niveles adecuados de luz se miden en PPFD y varían según la etapa de crecimiento de la planta.

Todavía, un exceso de luz puede dañar la planta y provocar quemaduras por nutrientes o blanqueamiento de las hojas.

Por lo tanto, en este artículo hablaremos de la importancia de la fase luminosa de la fotosíntesis para el correcto cultivo de cannabis.

¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es un proceso bioquímico y biofísico que se da en algunos organismos unicelulares y en todas las plantas.

Se basa en la capacidad de utilizar la energía luminosa para desencadenar una serie de reacciones que darán lugar a la síntesis de compuestos con tres átomos de carbono, que pueden utilizarse para la síntesis de diversos compuestos – entre los que destacan el almidón y la sacarosa.

En concreto, son los componentes corpusculares de la luz, los fotones, los que desencadenan la reacción.

La fotosíntesis puede dividirse en una fase luminosa y una fase oscura:

1. la primera se denomina fase luminosa porque, como ya se ha mencionado, necesita fotones para desencadenarse;
2. la segunda se denomina fase oscura no porque se produzca en ausencia de luz, sino porque la luz la activa indirectamente.

Pero, ¿qué significa “absorber la luz”?

Absorber la luz significa que la energía contenida en el fotón, que depende precisamente de su longitud de onda, “excita” un electrón de la molécula que lo intercepta. La diversidad de colores que nos rodea depende de las distintas capacidades de las moléculas para absorber la energía de los fotones y excitar sus electrones.

Al respecto, existen dos estados principales: singlete y triplete. El primero es menos estable que el segundo, ya que el espín permanece constante en el proceso de excitación, mientras que el segundo se caracteriza por una inversión del espín excitado que da lugar a una mayor estabilidad.

Los pigmentos que absorben la luz en los organismos son las clorofilas y los carotenoides.

Pero ahora concentrémonos en el proceso de fotosíntesis.

Fotosistemas y pigmentos

La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos; en su interior se encuentran estructuras membranosas muy organizadas en pilas llamadas granas y en láminas alargadas que las conectan, llamadas láminas estromáticas.

Las máquinas bioquímicas que ponen en marcha la fotosíntesis son los fotosistemas. Existen dos de ellos llamados fotosistema I y fotosistema II.

Fotosistema II

También llamado PSII, está situado en las regiones hidrofóbicas de apilamiento de los granos, y absorbe la luz con una longitud de onda mínima de 680 nm.

Se caracteriza por un gran complejo proteico con una clorofila central, denominada centro de reacción, y una serie de otros pigmentos, clorofilas accesorias y carotenoides, en los laterales. Los fotones excitan los electrones de los pigmentos laterales, y esta excitación, en un efecto embudo, se transfiere a la clorofila central.

Esta transferencia se produce especialmente por inducción dipolo-dipolo: el electrón excitado induce eléctricamente a los electrones de las moléculas vecinas, que harán lo mismo, provocando una reacción en cadena. Al acercarse al centro, esta energía se disipa en calor. Los electrones que vuelven a sus orbitales liberan pequeñas fluorescencias visibles al microscopio. La presencia de carotenoides, moléculas con un gran número de dobles enlaces conjugados, que pueden por tanto estabilizarse por resonancia, contribuye a dispersar el exceso de energía presente en los días excesivamente soleados, evitando así la formación de ROS y los daños a la planta.

En la porción del PSII que da al lumen de los tilacoides, hay un complejo que desdobla el agua liberando los dos protones dentro del lumen y liberando oxígeno. Por tanto, éste procede de la división del agua y no del CO2.

Fotosistema I

También llamado PSI, está situado en las láminas estromáticas y absorbe longitudes de onda de 700 nm. Tiene el llamado efecto “gota roja” ya que estas longitudes de onda tienen poca energía y por sí solas no son suficientes para un rendimiento fotosintético óptimo.

No posee el complejo de división del agua y se caracteriza por dos subunidades, A y B. También está rodeada de pigmentos accesorios y sistemas de antenas.

Pero, ¿cómo funciona?

La luz solar irradia los pigmentos y, a través de los mecanismos vistos anteriormente, los electrones se excitan y transmiten esta energía, parte de ella disipada, al centro de reacción.

El electrón de este último es aceptado por una molécula de plastoquinona. Pero, antes de seguir adelante, intentemos comprender el papel del agua.

En efecto, estamos en presencia de un radical clorofila privado de su electrón, que podría entonces compensar este agujero en dos maneras:

1. robándoselo a una molécula vecina – creando un daño;
2. recuperando el electrón que acaba de ceder, anulando de hecho la fotosíntesis.

Estos estados convierten a la clorofila privada de su electrón en un fuerte oxidante. Un residuo de tirosina cercano rellena inmediatamente el hueco del electrón: esto desplaza la reacción hacia la derecha y permite que el mecanismo continúe.

Ahora, sin embargo, hay que encontrar un electrón para la tirosina: éste lo proporciona el agua. El complejo situado en el lumen de los tilacoides del que hablaba antes se encarga de ello: por cada dos electrones perdidos, dos moléculas de agua se dividen con la liberación de oxígeno y la liberación de protones en el lumen. Estos protones empiezan a crear un gradiente de protones, una concentración diferente de protones, entre el lumen y el estroma.

El mecanismo por el que se produce esta escisión aún no se conoce del todo.

Volviendo a la plastoquinona: esta molécula se reduce en los dos grupos carbonilo presentes para formar plastohidroquinona, por lo que se necesitan dos electrones. Esta se difunde hacia el complejo citocromo b6f. Este recibe electrones que serán destinados a dos vías diferentes: el ciclo Q y la plastocianina. Un electrón reduce parcialmente otra plastoquinona para formar una plastosemikinona, el otro reducirá la plastocianina, una pequeña proteína que se difundirá hacia el PSI. Además, cuando el citocromo recibe electrones, bombea dos protones hacia el lumen aumentando el gradiente de protones.

La plastocianina reduce la PSI y, a través de las proteínas hierro-azufre, reducirá la ferredoxina, una proteína fuertemente reductora. De hecho, reduce, no siempre y no sólo, a través de la enzima ferredoxina NADP reductasa el NADP+ en NADPH. Esto será importante en la fase oscura.

Finalmente, el gradiente de protones generado es aprovechado por una bomba ATP sintasa de tipo F, como la de la mitocondria humana, para sintetizar ATP. Por cada 14 protones, se forman 3 ATP.

Bien, ahora que hemos visto cómo funciona el proceso de fotosíntesis, vamos a hablar de su importancia pare el cultivo de cannabis.

Cómo ajustar los niveles de luz para el cultivo de cannabis

Cuando se cultiva cannabis en interior, la iluminación es un factor importante.

Los cultivadores tienen sus opiniones sobre qué tipos de luces utilizar y qué espectro funciona mejor. Pero una parte de la ecuación de la iluminación está clara: se necesita cierta cantidad de luz para producir un cultivo sano.

Vamos a ver los factores determinantes para una coltura proficua.

Medición de los niveles de luz con PPFD

Algunas unidades comunes para medir los niveles de luz son los lux y los pies candela. Sin embargo, estas unidades sólo cuantifican una medida instantánea de la intensidad de la luz visible para el ojo humano, entre 500 y 600 nanómetros.

La fotosíntesis, sin embargo, incorpora un espectro más amplio de longitud de onda de luz, conocido como radiación fotosintéticamente activa (RFA), en el rango de 400 a 700 nanómetros. Un método mejor para medir los niveles de luz consiste en medir el número real de fotones de luz que llegan a una planta en un periodo de tiempo determinado.

El término densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD) expresa la cantidad de PAR que llega a un lugar específico de la cubierta vegetal, medida en µmoles por metro cuadrado por segundo (µmol/m²/s).

El punto de saturación

La fotosíntesis utiliza la energía luminosa para sintetizar carbohidratos y oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua.

A medida que aumenta la PPFD, las tasas fotosintéticas también aumentan hasta que se alcanza un punto de saturación específico. Cada especie vegetal tiene un punto de saturación de luz único en el que los niveles fotosintéticos se estabilizan y la luz superflua puede resultar perjudicial. Además, cada fase de crecimiento se beneficia de diferentes niveles de luz.

Durante el crecimiento de semillas o esquejes, la intensidad luminosa debe ser relativamente baja mientras la planta desarrolla sus raíces y no realiza activamente la fotosíntesis.

Las concentraciones de luz pueden aumentarse gradualmente a medida que las plantas pasan a una fase de fotosíntesis activa – las fases de crecimiento vegetativo y reproductivo – para aumentar la tasa de fotosíntesis y producir plantas robustas y sanas.

Los niveles de PPFD recomendados para la fase de establecimiento del cannabis son de:

• 75-150 µmol/m²/s para los esquejes;
• 100-300 µmol/m²/s para las plántulas.

Para el cannabis en fase vegetativa, se recomiendan niveles de PPFD de 300-600 µmol/m²/s y pueden aumentarse a más de 600 µmol/m²/s en la fase reproductiva.

Signos visuales de demasiada luz

Independientemente de las cifras, es esencial buscar signos de que las plantas estén recibiendo demasiada luz.

Cuando las plantas están expuestas a un exceso de luz, absorben más nutrientes de lo que lo harían de otro modo, lo que provoca una acumulación de nutrientes en la planta y causa una afección conocida como quemadura por nutrientes.

Los síntomas de la quemadura por nutrientes se manifiestan cuando las puntas y los bordes de las hojas adquieren un aspecto marrón y quemado. Un exceso de un nutriente específico puede manifestarse de otras formas, como la toxicidad por nitrógeno, en la que las hojas se vuelven de color verde oscuro.

Además, cuando la luz es demasiado intensa o está demasiado cerca, puede producirse un blanqueamiento de las hojas, en el que las hojas superiores más cercanas a la luz se vuelven más claras que el resto de la planta, o amarillean mientras el resto de la planta permanece verde.

Conclusión

Resumiendo, la iluminación adecuada conduce a un crecimiento sano de las plantas.

A menudo, la iluminación es la parte más cara y crítica para el éxito de un entorno de agricultura controlada (CEA). El uso de la iluminación adecuada, colocada correctamente y durante el tiempo óptimo, conduce a un crecimiento sano y vigoroso de las plantas y a un aumento de los rendimientos.

Por lo tanto, es fundamental informarse adecuadamente y seguir las normas de los más expertos para cultivar correctamente el cannabis.

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💡Takeaways sobre la fase luminosa de la fotosíntesis

• La luz es esencial para el crecimiento y la salud de las plantas de cannabis debido al proceso de fotosíntesis.
• La fotosíntesis es un proceso bioquímico y biofísico que utiliza la energía luminosa para producir compuestos que la planta necesita para crecer y prosperar.
• La fotosíntesis se divide en una fase luminosa y una fase oscura: la fase luminosa necesita fotones para desencadenarse, mientras que la fase oscura se activa indirectamente por la luz. Los pigmentos que absorben la luz en los organismos son las clorofilas y los carotenoides.
• Los cultivadores de cannabis deben ajustar los niveles de luz para cada fase de crecimiento de la planta, ya que cada especie vegetal tiene un punto de saturación de luz único.
• Durante el crecimiento de semillas o esquejes, la intensidad luminosa debe ser relativamente baja, mientras que las concentraciones de luz pueden aumentarse gradualmente a medida que las plantas pasan a una fase de fotosíntesis activa.
• Los niveles de PPFD recomendados varían según la fase de crecimiento de la planta, y un exceso de luz puede dañar la planta y provocar quemaduras por nutrientes o blanqueamiento de las hojas. Es importante buscar signos de que las plantas están recibiendo demasiada luz y ajustar los niveles de luz en consecuencia.

FAQ sobre la fase luminosa de la fotosíntesis

¿Cuáles son las unidades de medida habituales de la luz?
Las unidades habituales de la luz son el lux y el pie candela, pero estas unidades sólo cuantifican una medida instantánea de la intensidad de la luz visible para el ojo humano.

¿Qué es la densidad de flujo de fotones fotosintéticos?
La densidad de flujo de fotones fotosintéticos (DFFP) expresa la cantidad de radiación fotosintéticamente activa (RFA) que llega a un punto específico de la cubierta vegetal, medida en µmol/m²/s.

¿Cómo puedo saber si las plantas reciben demasiada luz?
Cuando las plantas reciben demasiada luz, pueden mostrar signos de quema de nutrientes, como puntas y bordes de las hojas marrones y quemados. Además, la luz demasiado intensa o demasiado cercana puede provocar el blanqueamiento de las hojas.