El Sol y la fotosíntesis, fuente de energía para la vida
En los Llanos venezolanos, un chigüire pasta al amanecer y un jaguar lo acecha desde la orilla del río. Los dos necesitan energía para moverse, pero ninguno puede fabricarla a partir de la luz. ¿De dónde sale entonces toda esa energía? ¿Y cuál fue la primera fuente de energía de la vida en la Tierra? Al final de la página responderás ambas preguntas.
Fuentes de energía en la Tierra primitiva
La vida necesita energía para formar moléculas, crecer y reproducirse. Según las hipótesis sobre el origen de la vida, la Tierra primitiva (hace unos 4.000 millones de años) ofrecía varias fuentes, mucho más intensas que las de hoy:
| Fuente | Cómo pudo aportar energía |
|---|---|
| Radiación solar y ultravioleta | Rompía enlaces de moléculas simples de la atmósfera y permitía que se formaran otras más complejas. |
| Descargas eléctricas (rayos) | Daban la energía para unir gases como metano, amoníaco y vapor de agua en moléculas orgánicas. |
| Vulcanismo y calor hidrotermal | El calor del interior de la Tierra impulsaba reacciones químicas en el fondo de los océanos. |
| Radiactividad | Algunos minerales liberaban radiación que también podía activar reacciones. |
En el experimento de Miller y Urey se simularon los rayos con chispas eléctricas y aparecieron aminoácidos. Eso apoya la idea de que estas fuentes bastaban para formar las moléculas de la vida.
Menciona dos fuentes de energía que, según las hipótesis sobre el origen de la vida, pudieron estar disponibles en la Tierra primitiva (por ejemplo, la radiación solar)…
Menciona dos fuentes de energía que, según las hipótesis sobre el origen de la vida, pudieron estar disponibles en la Tierra primitiva (por ejemplo, la radiación solar) y escribe en una frase cómo pudo aportar energía cada una.
La fotosíntesis: la luz se vuelve alimento
Con el tiempo aparecieron organismos capaces de aprovechar la luz del Sol de forma directa. La fotosíntesis es el proceso por el cual los organismos autótrofos transforman la energía luminosa en energía química almacenada en moléculas orgánicas (glucosa).
$$6CO_2 + 6H_2O + \text{luz} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$$-
Reactivos: dióxido de carbono (del aire) y agua (que la planta absorbe por la raíz), más la luz.
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Productos: glucosa (alimento y reserva de energía) y oxígeno (se libera).
En las plantas ocurre en los cloroplastos, organelos de las células vegetales. Dentro de ellos está la clorofila, el pigmento verde que capta la luz.
Completa la ecuación general de la fotosíntesis indicando cuáles son los reactivos y cuáles los productos: dióxido de carbono + agua + luz → ¿? + ¿?. Señala además en…
Completa la ecuación general de la fotosíntesis indicando cuáles son los reactivos y cuáles los productos: dióxido de carbono + agua + luz → ¿? + ¿?. Señala además en qué organelo de la célula vegetal ocurre este proceso.
Gabriela dice que las plantas «comen» la luz del sol. Aclara con tus palabras qué hace realmente la planta con la luz solar durante la fotosíntesis y cómo se llama el…
Gabriela dice que las plantas «comen» la luz del sol. Aclara con tus palabras qué hace realmente la planta con la luz solar durante la fotosíntesis y cómo se llama el pigmento que la capta.
El papel de la luz
¿Cómo sabemos que la luz es indispensable? Con un experimento sencillo: dos plantas iguales, una con luz y otra en la oscuridad.
Otro experimento: una planta acuática (como la elodea) libera burbujas de oxígeno. Con luz intensa salen muchas; en penumbra, pocas. Mientras más luz, más fotosíntesis y más oxígeno liberado.
Luis coloca dos plantas de frijol iguales en su casa: una junto a una ventana soleada y otra dentro de un armario oscuro. Después de dos semanas, la primera está verde y…
Luis coloca dos plantas de frijol iguales en su casa: una junto a una ventana soleada y otra dentro de un armario oscuro. Después de dos semanas, la primera está verde y vigorosa y la segunda está pálida y débil. Explica este resultado en términos de fotosíntesis y del papel de la luz.
Un investigador mide la cantidad de oxígeno que libera una planta acuática en dos situaciones: con luz intensa y en penumbra. Observa que en la primera situación la…
Un investigador mide la cantidad de oxígeno que libera una planta acuática en dos situaciones: con luz intensa y en penumbra. Observa que en la primera situación la liberación de oxígeno es mucho mayor. Interpreta este resultado, indica de qué molécula proviene el oxígeno liberado y explica qué relación tiene esto con la composición de la atmósfera.
Casi toda la vida depende del Sol
Los autótrofos (plantas, algas, algunas bacterias) fabrican su alimento. Los heterótrofos (animales, hongos y muchos microorganismos) deben obtenerlo de otros seres vivos.
El pasto capta la luz y almacena su energía en glucosa. El chigüire obtiene esa energía al comer pasto. El jaguar la obtiene al comer chigüires. En cada paso se pierde parte de la energía como calor, pero el origen de toda esa energía es la luz solar captada por la fotosíntesis.
Por eso se dice que casi toda la energía de un ecosistema viene, directa o indirectamente, del Sol. Una excepción son los ecosistemas de fuentes hidrotermales profundas, donde algunas bacterias usan energía química (quimiosíntesis).
Explica por qué se afirma que casi toda la energía que usan los seres vivos de un ecosistema proviene, directa o indirectamente, del sol. Utiliza como ejemplo una cadena…
Explica por qué se afirma que casi toda la energía que usan los seres vivos de un ecosistema proviene, directa o indirectamente, del sol. Utiliza como ejemplo una cadena alimentaria sencilla de los Llanos venezolanos (pasto, chigüire y jaguar) e indica el papel de la fotosíntesis en ella.
Mariangel debate con su profesor sobre qué ocurriría si, de pronto, la fotosíntesis dejara de ocurrir en el planeta. Argumenta qué consecuencias tendría esto a corto y a…
Mariangel debate con su profesor sobre qué ocurriría si, de pronto, la fotosíntesis dejara de ocurrir en el planeta. Argumenta qué consecuencias tendría esto a corto y a largo plazo sobre la producción de alimento, la concentración de oxígeno y de dióxido de carbono en la atmósfera, y la supervivencia de los organismos heterótrofos.
La fotosíntesis cambió el planeta
Dos grandes fuentes pudieron sostener a los primeros organismos:
| Energía química hidrotermal | Luz solar (fotosíntesis) | |
|---|---|---|
| Ventajas | Disponible en el fondo del océano, protegida de la radiación UV. Funciona sin luz. | Muy abundante y constante en la superficie. Aporta mucha más energía. |
| Limitaciones | Solo existe cerca de las fuentes: la vida queda confinada a esas zonas. | Requiere pigmentos como la clorofila; en la superficie había mucha radiación UV dañina. |
Cuando surgieron las cianobacterias, que hacían fotosíntesis, la vida pudo expandirse a océanos, costas y, después, a la tierra firme, porque ya no dependía de lugares con calor o minerales. Además, liberaron oxígeno durante cientos de millones de años: la atmósfera se enriqueció en O₂, se formó la capa de ozono y aparecieron organismos que respiran oxígeno, más eficientes en obtener energía.
Compara dos fuentes de energía para el inicio de la vida: la energía química de fuentes hidrotermales en el fondo del océano y la luz solar aprovechada mediante la…
Compara dos fuentes de energía para el inicio de la vida: la energía química de fuentes hidrotermales en el fondo del océano y la luz solar aprovechada mediante la fotosíntesis. Analiza ventajas y limitaciones de cada una para sostener a los primeros organismos y explica por qué, con el tiempo, la fotosíntesis permitió una mayor expansión de la vida en la Tierra.
Resumen
Vuelve al principio: la energía del chigüire y del jaguar viene del Sol, captada por el pasto mediante la fotosíntesis.
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La Tierra primitiva tenía varias fuentes de energía: radiación solar y UV, rayos, vulcanismo y calor hidrotermal, y radiactividad.
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Fotosíntesis: $6CO_2 + 6H_2O + \text{luz} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$. Ocurre en los cloroplastos; la clorofila capta la luz.
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La luz no es alimento: es la energía con la que la planta fabrica glucosa. El oxígeno liberado proviene del agua.
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Con más luz hay más fotosíntesis, hasta cierto límite; sin luz la planta no produce su alimento.
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Casi todas las cadenas alimentarias dependen de la fotosíntesis. Sin ella, los heterótrofos desaparecerían.
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La fotosíntesis permitió expandir la vida y transformó la atmósfera al aportar oxígeno.