Importancia de la Fotosíntesis en la Producción de Pastos y Forrajes
Por: Fabian Martinez Viloria; Zootecnista
Las plantan realizan de manera simultánea dos procesos que son de vital importancia uno de construcción de tejido y de asimilación, que son producto del proceso de la Fotosíntesis el cual se genera cuando hay luminosidad por lo que se considera que es intermitente; y el otro proceso es la respiración (esencia de la vida), la cual es permanente (no es interrumpido) y consumidor de energía.
Las plantas pueden reproducirse, crecer y tener la vida garantizada en el suelo gracias al balance favorable que tiene el proceso de la fotosíntesis, debido a que los procesos metabólicos de construcción, y de captación de energía solar pueden fijar mucha más energía que la que la planta utiliza para su respiración.
Si se comprende los procesos metabólicos que presentan las plantas, manejar las pasturas se basara en que el animal las consuma, con la finalidad de que se promueva la fotosíntesis y disminuir la respiración las veces que se pueda mediante el Pastoreo Rotacional el cual se logra gracias a la intervención del hombre. Un manejo racional de las pasturas se inicia captando la mayor radiación solar, lo cual se puede lograr haciendo una optimación de la fotosíntesis, ya que la vida depende de este proceso. En el Pastoreo Rotacional Voisin, un pasto bien manejado estará en constante crecimiento, y si no se le permite llegar a la etapa de floración se obtendrá una máxima captación de radiación solar y una alta producción de forraje.
Hay que tener claro que este proceso no es igual en todas las etapas de crecimiento, siendo más elevada durante la llamarada de crecimiento, y más reducida en las etapas de floración y posfloración.
Definición de Fotosíntesis
La fotosíntesis se puede definir como el proceso por medio del cual las plantas que contienen clorofila, toman la energía solar y la transforman en energía química. El dióxido de carbono (CO²) que es captado del aire y el agua que es absorbida por las raíces, es convertido en sustancias orgánicas.
La fotosíntesis es considerada como una reacción de tipo bioquímica en la que como se mencionó anteriormente transforma la radiación solar la energía solar, en energía química, la cual será almacenada en los tejidos vegetales en forma de compuestos orgánicos como: carbohidratos, grasas y proteínas.
Este proceso se da principalmente en las hojas de las plantas, y en los tallos en menor proporción, y en algunas especies como los cactus gracias a que han sufrido diversas adaptaciones.
Factores que Condicionan la Fotosíntesis
Está condicionada por factores internos de las plantas y factores ambientales o externos.
Factores Internos
El contenido de pigmentos es el factor que posee mayor incidencia en el proceso de la fotosíntesis, debido a que estas sustancias absorben la luz que se necesita para que pueda generar la reacción. Entre dichos pigmentos la clorofila es el principal que se encarga de darle el color a las plantas, además influye en el tiempo que dura dicho pigmento en las hojas, apertura de sus estomas y que la enzima Rubisco plantas. También inciden en el proceso la duración del pigmento en las hojas, la apertura de estomas y que la enzima Rubisco, pueda asimilar y fijar CO2 en la vía de síntesis de carbohidratos.
Si existe una baja concentración de CO2, funciona como oxidasa, y en lugar de ayudar a fijar el CO2, los glúcidos se oxidan y se produce foto respiración, en donde la planta consume O2 y el CO2 es desplazado hacia el sitio activo de la enzima lo que reduce la tasa de su fijación y en consecuencia la eficiencia de la fotosíntesis.
La reacción de oxigenación puede generar pérdidas entre 30 – 50% del carbono fijado. En sitios que presentan sequias y altas temperaturas las pérdidas generadas por foto aumentan considerablemente, con elevadas temperaturas disminuye la solubilidad del CO2, generando una disponibilidad mucho menor en relación al O2 en el sitio activo de la enzima Rubisco.
Factores Ambientales
El factor que más afecta al proceso de fotosíntesis y el crecimiento de las plantas es sin duda la concentración de dióxido de carbono ya que altas concentraciones aumentan la tasa de fotosíntesis, en cambio altas concentraciones de O2 inhiben el proceso.
Altos niveles de energía permiten que la fotosíntesis pueda expresar su máxima capacidad siempre y cuando no exista limitación de nutrientes y agua. Al aumentar la penetración de radiación dentro del área de cultivo es un método en el que se puede inducir una mayor tasa fotosintética.
Formula Química de la Fotosíntesis
La fórmula química de la fotosíntesis es:
6 CO2 + 12 H2O * energía solar C6 H12 O6 + 6 O + 6 H2O
* El oxígeno liberado proviene del agua.
La reacción opuesta es la respiración, que produce agua y dióxido de carbono (CO2):
C6 H12 O6 + 6 CO2 6 CO2 + 6 H2O + 674 cal
Por lo tanto, la fotosíntesis secuestra el carbono atmosférico, mientras que en la respiración es emitido.
Plantas C3, Plantas C4 y Plantas CAM
Las plantas terrestres se pueden clasificar en tres tipos fotosintéticos o vías:
Plantas C3 (arroz, trigo, papa, cebada, tomate)
Plantas C4 (Maíz, Caña de Azúcar, Sorgo, Pasto Llorón)
Plantas CAM (cactus, orquídeas, aloe vera, nopal, piña)
Las plantas C4 y CAM presentan unos mecanismos especializados, que representan un costo mucho mayor en cuanto a concentración y transporte de CO2 a los sitios en donde la enzima Rubisco lo fijara, por lo que la eficiencia fotosintética de estas dos plantas mayor en comparación a la de las plantas C3 ya que bajo las mismas condiciones han desarrollado estrategias que le permiten disminuir la fotorespiración.
Dependiendo de la intensidad en que las plantas fijen dióxido de carbono y produzcan materia seca, así fueron denominadas las plantas C3 ya que fijan carbono por vía C3 y las que fijan carbono por vía C4 son llamadas plantas C4.
Las plantas C4 poseen dos tipos de cloroplastos que le permiten fijar CO2 por dos rutas diferentes, por ello presentan la capacidad de producir una mayor cantidad de materia seca que las plantas C3, ya que el CO2 llega hasta el interior de los cloroplastos que es el sitio donde se produce la fotosíntesis y es fijado por un aceptor. Este se carboxila y se divide en dos moléculas de 3 – ácido fosfoglicérico, y cada una de ellas contiene tres átomos de carbono, y por esta razón su nombre C3 o fijación de carbono por vía C3.
Las Plantas CAM cuentan con adaptaciones que le periten tolerar el estrés hídrico y por lo general son plantas con hojas carnosas y suculentas que habitan en desiertos con elevada radiación solar y baja disponibilidad de agua. En el día para evitar perder agua cierran sus estomas y por las noches la enzima PEP carboxilasa fija el CO2 que capta por medio de sus estomas para formar acido málico (malato) y es almacenado en vacuolas y en el día pierde un carbono en forma de CO2 y luego este ingresa al ciclo de Calvin para ser fijado por la enzima Rubisco. Por esto el entorno de esta enzima esta enriquecido con CO2 y la PEP carboxilasa fija el CO2 de forma transitoria en un entorno más oxidante y al igual que en las plantas C4, incrementa la fotorespiración y se da una separación temporal entre las actividades de la PEP carboxilasa y la rubisco.
En la fotosíntesis de las plantas C3 el primer producto obtenido es el ácido fosfoglicérico, el cual en cuanto a producción de materia seca es medio ya que su consumo de CO2 es mucho menor y por esta razón, las plantas C3 producen menos materia seca que las plantas C4.
Entre las plantas C3 por lo general encontramos a las gramíneas de invierno y todas las leguminosas.
Las plantas C3 se caracterizan por tener poca pared celular, y un alto contenido celular, en cambio las plantas C4 presentan un elevado tenor de pared celular (lignina), por lo que 1 kilogramo de materia seca de una planta C4 tendrá menor valor nutritivo que 1 kilogramo de materia seca de una planta C3.
En el trópico al realizar asocio de pasturas C4 se pueden obtener producciones diarias de entre 50 – 60 gramos de materia seca por metro cuadrado mientras que las C3 tendrán producciones diarias entre 15 – 30 gramos de materia seca por metro cuadrado. Si estos valores se llevan a kilos diarios de materia seca por metro cuadrado se pueden obtener entre 42 – 50 raciones por unidades de ganado mayor (UGM) para plantas C4, mientras que las C3 producen entre 12,5 – 25 raciones.
Las plantas C4 para producir materia seca requieren menos agua que las C3, por lo que las plantas C4 pueden duplicar la eficiencia en el uso del agua, en comparación con las C3.
Con base a los valores que se mencionan anteriormente y considerando la eficiencia de pastoreo, se puede determinar la carga máxima a la que puede se puede manejar en sistema de Pastoreo Rotacional Voisin bien manejado. Sin embargo, pero hay que tener muy claro que las producciones en materia seca no son constantes ni uniformes durante todo el año.
Por ejemplo, una pastura C4, que tiene en promedio una producción de 50 toneladas Materia Seca por hectárea año, con una eficiencia de pastoreo alrededor del 75% tendrá una disponibilidad teórica de 37,5 toneladas Materia Seca por hectárea año (50 x 75 ÷ 100 = 37.5) lo que indica que podemos sostener entre 8.55 – 10,27 UGM por hectárea como carga teórica.
37,5 x 1000 kg = 37.500 kg de materia seca por hectárea al año.
37.500 ÷ 365 días = 102,7 kg de materia seca por día.
Ahora 1 UGM consume por día entre 10 – 12 kilos de materia seca
102,7 kg Ms ÷ 10 kg Ms = 10,27 UGM
102,7 kg Ms ÷ 12 kg Ms = 8,55 UGM
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