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Plantas y algas tan iguales y tan diferentes



Tanto las plantas terrestres como las microalgas marinas desempeñan papeles cruciales en sus respectivos ecosistemas, aunque difieren significativamente en tamaño y eficiencia. Ambas son fundamentales en la producción de oxígeno y en la transformación de la radiación electromagnética en energía utilizable. No obstante, ambas enfrentan un desafío común: el fenómeno del autosombreado. Este fenómeno limita su eficiencia y tiene implicaciones más allá del ámbito biológico, incluida la tecnología de energía renovable como las celdas solares.


La fotosíntesis es un proceso vital que permite la transformación de energía solar en energía química almacenada, y en última instancia, en alimento para diversas formas de vida. Aunque este proceso es esencial para la supervivencia de organismos complejos como los humanos, se ve limitado por varios factores, uno de los cuales es el autosombreado.


En las plantas terrestres, la morfología de las hojas, ya sean grandes o pequeñas, está fuertemente influenciada por la cantidad de luz disponible en su entorno inmediato. Por ejemplo, en regiones donde la luz solar es abundante, las plantas tienden a desarrollar hojas más grandes para maximizar la superficie de captura de fotones. Sin embargo, esta ventaja de diseño natural viene con un inconveniente: el autosombreado. A medida que las hojas exteriores crecen más grandes y expansivas para capturar la luz del sol, inevitablemente crean una cubierta que sombrea las hojas internas e inferiores. Este ensombrecimiento reduce la eficiencia general del proceso fotosintético, que es esencialmente la conversión de fotones capturados en energía química utilizable almacenada en forma de carbohidratos.


Similarmente, las microalgas marinas que residen en columnas de agua también enfrentan el dilema del autosombreado. Las células ubicadas más cerca de la superficie del agua están en una posición privilegiada para interceptar la mayoría de la luz solar entrante, rica en los fotones necesarios para la fotosíntesis. Sin embargo, esto efectivamente dificulta la penetración de la luz a las células situadas más profundamente en la columna de agua. Estas células más profundas, por lo tanto, se ven privadas de luz adecuada, disminuyendo la eficiencia fotosintética colectiva de la comunidad de microalgas. De hecho, es comúnmente observado que en ambientes acuáticos densamente poblados por algas, la penetración de la luz rara vez supera una profundidad de 2 cm. Esto plantea una limitación significativa en el proceso de conversión de energía dentro de estas comunidades.


Una estrategia exitosa para reducir el autosombreado por los corales marinos


Las microalgas simbióticas en los corales marinos han resuelto el problema del autosombreado mediante la simbiosis con el coral (pólipo). Los corales obtienen nutrientes y carbono para la construcción de sus esqueletos calcáreos, mientras que las microalgas obtienen un hábitat protegido y una mejora en la captura de luz. Esto último se logra gracias al "scattering" o esparcimiento de luz que se produce a través de la estructura calcárea del coral (Enriquez, 2005; Teran, 2010). Este fenómeno mejora la eficiencia de la fotosíntesis en la microalga, haciendo a este ecosistema especialmente resiliente y productivo, como se evidencia en la Gran Barrera de Coral en Australia.


Conclusiones


El fenómeno del autosombreado es un desafío tanto para las plantas como para las microalgas, y tiene importantes implicaciones en el ámbito de las energías renovables. Sin embargo, la naturaleza nos ofrece un ejemplo excepcional de cómo se puede superar este obstáculo: la simbiosis entre los corales y las microalgas. Este fenómeno podría inspirar innovaciones tecnológicas en campos como el desarrollo de celdas solares más eficientes, mostrando una vez más que la observación cuidadosa del mundo natural podría ofrecer soluciones a nuestros problemas más apremiantes.

Emiliano Terán Bobadilla

Referencias


  • Terán, E., Méndez, E. R., Enríquez, S., & Iglesias-Prieto, R. (2010). Multiple light scattering and absorption in reef-building corals. Applied optics, 49(27), 5032-5042. https://doi.org/10.1364/AO.49.005032

  • Enríquez, S., Méndez, E. R., & ‐Prieto, R. I. (2005). Multiple scattering on coral skeletons enhances light absorption by symbiotic algae. Limnology and Oceanography, 50(4), 1025-1032. https://doi.org/10.4319/lo.2005.50.4.1025




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