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Recursos educativos de fotosintesis en Tiching, donde la comunidad educativa se encuentra. Busca y comparte recursos educativos.

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Imágenes que ilustran el proceso por el que los vegetales producen clorofila. Las imágenes tienen breves textos explicativos.

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Este video explica qué es la fotosíntesis y cómo se lleva a cabo.

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Científicos logran producir alimentos sin la necesidad del Sol gracias a la fotosíntesis artificial

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Científicos logran producir alimentos sin la necesidad del Sol gracias a la fotosíntesis artificial

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Foto: Marcus Harland-Dunaway/UCR

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La fotosíntesis ha evolucionado en las plantas durante millones de años para convertir el agua, el dióxido de carbono y la energía de la luz solar en biomasa vegetal, es decir, la base de la cadena alimentaria de la que formamos parte. Sin embargo, este proceso es muy ineficiente, ya que solo alrededor del 1% de la energía de la luz solar acaba en la planta en forma de biomasa. Ahora, no obstante, un equipo de científicos de las universidades de California en Riverside y Delaware han encontrado una manera de esquivar por completo la necesidad de fotosíntesis biológica y crear alimentos independientemente de la luz solar mediante el uso de fotosíntesis artificial.

La investigación, publicada en la revista especializada Nature Food bajo el título A hybrid inorganic-biological artificial photosynthesis system for energy-efficient food production, describe un proceso electrocatalítico de dos pasos empleado para convertir el dióxido de carbono, la electricidad y el agua, en acetato, el componente principal del vinagre. Los organismos productores de alimentos consumirían posteriormente este acetato en la oscuridad para crecer. Combinado con paneles solares para generar electricidad y alimentar la electrocatálisis, este sistema híbrido orgánico-inorgánico podría aumentar hasta en 18 veces la eficiencia de conversión de la luz solar en alimentos.

"Con nuestro enfoque, buscamos identificar una nueva forma de producir alimentos que pudiera romper los límites impuestos por la fotosíntesis biológica", explica el profesor asistente de ingeniería química y ambiental de UC Riverside, Robert Jinkerson, coautor del estudio. Los electrolizadores son dispositivos que usan electricidad para convertir materias primas como el dióxido de carbono en moléculas y productos útiles como el acetato. De este modo, los investigadores optimizaron el sistema de electrolizadores para optimizar la producción de acetato y el crecimiento de los organismos productores de alimentos.

Experimentos posteriores demostraron que una amplia gama de organismos productores de alimentos se pueden cultivar en la oscuridad directamente en la salida del electrolizador rico en acetato, incluidas algas verdes, levadura y el micelio fúngico que producen algunos hongos. Producir algas con esta tecnología es aproximadamente 4 veces más eficiente energéticamente que cultivarlas fotosintéticamente, explican los autores. Del mismo modo, la producción de levadura es aproximadamente 18 veces más eficiente energéticamente que la forma en que normalmente se cultiva, a partir del azúcar extraída del maíz.

Este sistema híbrido orgánico-inorgánico podría aumentar hasta en 18 veces la eficiencia de conversión de la luz solar en alimentos.

"Pudimos cultivar organismos productores de alimentos sin ninguna contribución de la fotosíntesis biológica. Por lo general, estos organismos se cultivan con azúcares derivados de plantas o insumos derivados del petróleo, que es un producto de la fotosíntesis biológica que se generó hace millones de años. Esta tecnología es un método más eficiente para convertir la energía solar en alimentos, en comparación con la producción de alimentos basada en la fotosíntesis biológica", defiende Elizabeth Hann, candidata a doctorado en el Laboratorio de Jinkerson y coautora principal del estudio.

Una agricultura independiente del Sol

Los autores también investigaron el potencial de esta tecnología para cultivar plantas. Así, los frijoles, el tomate, el tabaco, el arroz, la canola y el guisante verde pudieron utilizar el carbono del acetato cuando se cultivaron en la oscuridad. "Descubrimos que una amplia gama de cultivos podría tomar el acetato que proporcionamos y convertirlo en los principales componentes moleculares que un organismo necesita para crecer y prosperar. Con un poco de mejoramiento e ingeniería en los que estamos trabajando actualmente, podríamos cultivar con acetato como fuente de energía adicional y así aumentar el rendimiento de los cultivos", cuenta Marcus Harland-Dunaway, candidato a doctorado en el Laboratorio Jinkerson y también coautor principal del estudio.

Al liberar a la agricultura de la dependencia total del sol, la fotosíntesis artificial abre la puerta a innumerables posibilidades para cultivar alimentos en las condiciones cada vez más difíciles impuestas por el cambio climático. Las sequías, las inundaciones y la disponibilidad reducida de tierras serán una amenaza menor para la seguridad alimentaria mundial si los cultivos para humanos y animales crecieran en entornos controlados que requieren menos recursos. Los cultivos también podrían localizarse en ciudades y otras áreas que actualmente no son aptas para la agricultura. Este nuevo método podría incluso proporcionar alimentos para futuros exploradores espaciales.

"El uso la fotosíntesis artificial para producir alimentos podría ser un cambio de paradigma en la forma en que alimentamos a las personas. Al aumentar la eficiencia de la producción de alimentos, se necesitaría menos tierra, lo que reduciría el impacto de la agricultura en el medio ambiente. Y para la agricultura en entornos no tradicionales, como el espacio exterior, una mayor eficiencia energética podría ayudar a alimentar a más miembros de la tripulación con menos insumos", añade Jinkerson.

Este nuevo modo de producción de alimentos se presentó al Deep Space Food Challenge de la NASA, donde resultó ganador de la Fase I del concurso. El Deep Space Food Challenge es una competencia internacional en la que se otorgan premios a los equipos capaces de desarrollar tecnologías alimentarias novedosas y revolucionarias que requieren insumos mínimos y maximizan la producción de alimentos seguros, nutritivos, sabrosos y aprovechables a largo plazo en las naves espaciales. "Imagine algún día naves gigantes cultivando plantas de tomate en la oscuridad y en Marte", declara la coautora del estudio Martha Orozco-Cárdenas, también directora del Centro de Investigación de Transformación de Plantas de UC Riverside, a la vez que deja una pregunta en el aire: "¿Cuánto facilitaría eso las cosas para los futuros marcianos?".

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Científicos logran producir alimentos sin la necesidad del Sol gracias a la fotosíntesis artificial

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La fotosíntesis artificial abre la puerta a la producción eficiente de alimentos en total oscuridad y reduciendo la necesidad de tierra gracias a un nuevo proceso de dos pasos que permite soñar con el cultivo de alimentos también en el espacio.

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Este video explica qué es la fotosíntesis y cómo se lleva a cabo

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Este video explica qué es la fotosíntesis y cómo se lleva a cabo

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Charla TED realizada por estudiantes del ISFDyT 209

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Charla TED realizada por estudiantes del ISFDyT 209

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Explicar la FOTOSÍNTESIS. Función de nutrición en las plantas a NIÑOS DE PRIMARIA

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Explicar la FOTOSÍNTESIS. Función de nutrición en las plantas a NIÑOS DE PRIMARIA

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Explicar la  FOTOSÍNTESIS. Función de nutrición en las plantas a NIÑOS DE PRIMARIA.

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Explicando la ‘magia’ de la fotosíntesis

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Explicando la ‘magia’ de la fotosíntesis

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Las plantas llevan miles de millones de años convirtiendo la luz solar en alimento. Incluso bajo un rayo de sol mínimo, las plantas pueden crecer y generar vida en nuestro planeta. Imágenes del programa 'Nuestro Planeta: One Strange Rock'.

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Explicando la 'magia' de la fotosíntesis

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Las plantas llevan miles de millones de años convirtiendo la luz solar en alimento. Incluso bajo un rayo de sol mínimo, las plantas pueden crecer y generar vida en nuestro planeta. Imágenes del programa 'Nuestro Planeta: One Strange Rock'.

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Por Mª Belén Acosta, Técnica en jardinería y recursos naturales y paisajísticos.

La fotosíntesis es un proceso a través del cual los organismos vegetales y algunas bacterias pueden crear materia orgánica usando materia inorgánica y luz. La fotosíntesis es un proceso que, aunque todos hemos oído mencionar numerosas veces, no todo el mundo conoce en profundidad. Es algo a lo que vale la pena dedicar unos minutos, pues se trata de uno de los principales responsables de que la vida en nuestro planeta sea tal y como lo es ahora.

Si quieres aprender más acerca de dónde se produce o cómo se realiza la fotosíntesis, acompáñanos en este artículo de EcologíaVerde en el que aclaramos qué es la fotosíntesis, su proceso y su importancia, entre más detalles.

Qué es la fotosíntesis y cuál es su función

Para empezar, hay que aclarar que la fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos vegetales y algunas bacterias son capaces de crear materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz. Esto es lo que diferencia a los organismos autótrofos, capaces de sintetizar su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas, de los heterótrofos, que necesitan alimentarse de organismos autótrofos o de otros heterótrofos.

Te recomendamos leer estos otros artículos de EcologíaVerde sobre los Organismos autótrofos: qué son, características y ejemplos y la Diferencia entre organismos autótrofos y heterótrofos con ejemplos.

Fórmula de la fotosíntesis

Como todo proceso químico, la fotosíntesis tiene su fórmula. En este caso, es igual en todas las plantas y organismos capaces de llevarla a cabo. Dicho proceso de la fotosíntesis de las plantas:
6 H2O + 6 CO2 + luz = C6H12O6 + 6 O2
¿Qué significa todo esto? La fórmula anterior del proceso de la fotosíntesis significa que para realizar el paso elemental de la fotosíntesis de las plantas son necesarias:

La presencia de 6 moléculas de agua (H2O).

La presencia de 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2).

El aporte de fotones o energía lumínica.

Gracias a los cloroplastos y al proceso de fotosíntesis, estos ingredientes se acaban transformando en una molécula de glucosa (C6H12O6) y 6 moléculas de oxígeno (02). El oxígeno es expulsado de vuelta a la atmósfera, mientras que la glucosa se utiliza para proporcionar energía a la planta y producir compuestos como proteínas, almidón o lípidos, entre otros.

Entonces, ¿cuáles son los productos resultantes de la fotosíntesis? Los productos resultantes de este proceso son la glucosa y el oxígeno.

Fases de la fotosíntesis

Ahora que ya sabes qué es la fotosíntesis y la fórmula de su proceso, vamos a conocer las etapas de la fotosíntesis. Cuando nos referimos a la fotosíntesis de las plantas, que es lo más común, diferenciamos 4 etapas o fases principales: absorción, circulación, fotosíntesis y alimentación.

1. Absorción: en la etapa de absorción la planta absorbe agua y minerales del entorno, generalmente mediante sus raíces.

2. Circulación: en esta etapa de la fotosíntesis de las plantas los nutrientes absorbidos circulan a través del vegetal hasta las hojas, que es donde se realizar casi siempre la fotosíntesis.

3. Fotosíntesis: en la etapa propia de la fotosíntesis es donde se lleva a cabo el proceso de transformar agua, dióxido de carbono y luz en energía para la planta. Es un proceso muy complejo en el que pueden diferenciarse dos grandes fases de la fotosíntesis: la fase luminosa y la fase oscura. En la fase luminosa, la planta utiliza la energía lumínica para convertir las moléculas de CO2 y H2O en ATP, una unidad básica de energía bioquímica que todos los seres vivos usamos. Los responsables de esto son los cloroplastos, unos orgánulos que cuentan con su propio ADN y están presentes en todos los seres vivos capaces de llevar a cabo el proceso de fotosíntesis gracias a la clorofila que contienen, que les da a las plantas su color verde característico. Aquí puedes aprender más sobre Qué es la clorofila y sus tipos. En la fase oscura, el ATP producido en la fase luminosa se transforma en materia orgánica, en un proceso químico complejo que ya no necesita de luz.

4. Alimentación y crecimiento: por último, la planta usa los compuestos producidos para alimentarse y para producir nuevas estructuras y crecer.

Por qué es importante la fotosintesis

La importancia de la fotosíntesis es vital en nuestro planeta. Sin la acción durante millones de años de los primeros organismos fotosintéticos, la atmósfera no se habría cargado de los niveles de oxígeno que permitieron la formación de la capa de ozono. Sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta del Sol no habría permitido la vida terrestre, relegando las posibilidades de subsistencia a los organismos acuáticos, protegidos de los rayos UV.

La fotosíntesis es la responsable del oxígeno que permite vivir a todos los animales. Sin embargo, es fácil caer en el error de pensar que las grandes masas forestales del planeta son las responsables de buena parte de la producción de oxígeno, pues no es así.

Los grandes bosques y selvas son importantes y vitales por muchos otros motivos, pero la realidad es que la respiración de las plantas y la gran cantidad de vida que contienen acaban resultando en que su aporte positivo de oxígeno es bastante reducido.

Para encontrar la base de la producción de oxígeno en la Tierra hay que dirigirse precisamente al mar, y saber mirar a cosas muy pequeñas. El fitoplancton está formado por las algas unicelulares y las cianobacterias fotosintéticas que no pueden apreciarse a simple vista y que, sin embargo, suponen la base irreemplazable de la cadena trófica marina y de la producción de oxígeno en nuestro planeta.

Entre el 50% y el 85% del oxígeno producido actualmente en el planeta es liberado por estos microorganismos autótrofos, a los cuales les debemos prácticamente todo.

Aquí puedes aprender más sobre Qué es el fitoplancton.

Si deseas leer más artículos parecidos a Fotosíntesis: qué es, fases e importancia, te recomendamos que entres en nuestra categoría de Curiosidades de la naturaleza.

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Fotosíntesis: qué es, fases e importancia - Resumen con esquemas

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La fotosíntesis es un proceso por el cual los organismos vegetales y algunas bacterias son capaces de crear materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz. Gracias a este proceso se alimentan.

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La Fotosíntesis de las Plantas (Vídeos Educativos para Niños)

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La Fotosíntesis de las Plantas (Vídeos Educativos para Niños)

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La Fotosíntesis de las Plantas (Vídeos Educativos para Niños)

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La Fotosintesis de las Plantas: La Fotosintesis es ... (Vídeos Educativos para Niños)

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LA FOTOSÍNTESIS | Vídeos Educativos para Niños

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LA FOTOSÍNTESIS | Vídeos Educativos para Niños

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