Captura de luz y su uso por las plantas
El primer paso involucrado en la fotosíntesis es la captura de luz y la absorción de fotones por parte del aparato fotosintético seguido de la utilización y disipación de los fotones capturados. En las plantas, la captura de luz varía con el tamaño, el ángulo, la orientación y la disposición del aparato fotosintético. La captura y distribución de la luz se mantiene en plantas de sombra mediante hojas más grandes. Las plantas adaptan un mecanismo inteligente para la captura y utilización óptimas de la luz en el sentido de que las hojas más pequeñas siempre están presentes en el dosel más alto, mientras que las más grandes están cerca del nivel del suelo.
Las plantas también modifican su ángulo y orientación de la hoja para el máximo uso de la luz. Para esto, muchas plantas tienen orientación vertical durante condiciones de poca luz solar y reciben menos luz durante el mediodía, cuando las intensidades son muy altas, con el fin de protegerse a sí mismas. Por lo tanto, en la naturaleza, las plantas en el bosque lluvioso tienen una orientación dual en la que la vertical está presente en la parte superior, mientras que la horizontal está en el nivel inferior.
Otro mecanismo elegido por las plantas para modificar la energía de la luz son las modificaciones en los caracteres de la superficie de la hoja. De esta manera, las hojas pueden mantener tasas de fotosíntesis máximas en una variedad de condiciones de luz. Un número de plantas tienen una capa cerosa y desarrollan fibras plateadas gruesas en la superficie de la hoja para evitar la luz excesiva. Algunas plantas modifican sus células epidérmicas y las células en una estructura similar a una lente, lo que aumenta el área de captura y distribución de la luz. Así, estas plantas evitan la transmisión de luz y el exceso de reflexión. Así, las plantas han evolucionado varios mecanismos para protegerse de la luz excesiva. Gracias a estas adaptaciones, las plantas mantienen una fotosíntesis óptima bajo luces cambiantes.
Una vez que la luz solar ha sido interceptada por un órgano de asimilación, la absorción de fotones depende de la extensión y la naturaleza de los pigmentos que absorben la luz en los tejidos fotosintéticos. En las plantas terrestres, los principales pigmentos que absorben la luz son las clorofilas a y b más una gama de carotenoides, que actúan como pigmentos accesorios. En comparación con las plantas de luz alta, las plantas cultivadas en condiciones de baja irradiancia tienden a asignar relativamente más recursos a estos pigmentos de captura de luz y sus proteínas asociadas que a Rubisco y otras proteínas solubles involucradas en la fijación de CO2. Este cambio en la asignación de recursos basados en nitrógeno puede ser acompañado por cambios marcados en la anatomía de la hoja, especialmente la profundidad del tejido mesófilo, y refleja la necesidad de aumentar la eficiencia de la absorción de la luz cuando la luz solar es limitada.
