La Poiquilohidria, un concepto para entender los acuarios plantados.

     Esta vez voy a empezar el artículo poniendo la definición de Wikipedia:

     La poiquilohidria es la condición de los organismos que carecen de un mecanismo para regular el contenido hídrico y prevenir la desecación, como son los hongos, algas, briofitas o anfibios. En general, estos organismos no son capaces de vivir en ausencia de agua durante mucho tiempo y se desecan rápidamente, por lo que suelen vivir en ambientes húmedos o acuáticos.

      Leído esto, alguien puede preguntar, ¿Qué tiene que ver con los acuarios plantados?, Pues simplemente TODO.

    Si hacemos memoria, desde aquellos primeros acuarios holandeses de los años 70 la acuariofilia “verde” lleva más de medio siglo de historia, y hoy día, pese a la inmensa capacidad de comunicar que poseemos, todavía hay conceptos que generan mucha controversia, como por ejemplo el abonado. 

     Hoy vamos a tratar de esclarecer con la ayuda de la historia y la ciencia porque es más importante mantener un sustrato “alimentado” y controlado, que mantener una columna de agua rica en nutrientes.

     Para poder mantener y explicar esta afirmación, vamos a relatar por encima un poco de la historia evolutiva de las plantas, porque con ello se va a ir entendiendo mi afirmación. Vamos a viajar en el tiempo 400-500 millones de años atrás, en esa época lo único “verde” existente eran algas unicelulares que flotaban en el agua. Las plantas que hoy conocemos, son la evolución de esas primeras algas. Estas primeras algas obtenían todo lo que necesitaban, CO2, Agua y Sales minerales de su medio circundante, su “despensa” era la propia agua, una “Sopa” rica en nutrientes que les aportaba a través de la pared celular todo lo necesario para crecer y multiplicarse.

      Pero las especies son ambiciosas y siempre tratan de conquistar nuevas “tierras” en las que prosperar, en algún momento, un grupo de células se dirigió a las zonas más remansadas de la orilla donde el nivel de agua era muy bajo, e incluso aparecieron unas pocas que sacaban “la Cabeza” fuera del agua durante las épocas de marea baja o de retirada del agua por las olas. Aquí, en este punto, es donde la evolución paso de Alga a planta. Estas primigenias plantas, vivían en medios con gran disponibilidad de agua, algunas aun completamente sumergidas, otras emergían con las mareas, otras vivían en la línea de costa con los pies mojados y en condiciones de altísima humedad ambiental. Hoy, estas primeras plantas y sus evoluciones las englobamos bajo el término Briófitas (para nosotros musgos y hepáticas principalmente). Estas primeras Briofitas evolucionaron generando un mecanismo  para controlar el agua de sus células y no perderla cuando se encontraban fuera del medio acuático. Esto es el inicio de la Poiquilohidria, una muy rudimentaria y poco efectiva, pero les permitía medrar y expandirse en las zonas anexas.

 Vaya, según esto, algo que paso hace 400 millones de año y que hoy día afecta también a nuestras plantas “acuáticas”, empieza a parecer relevante. Es seguro que esto debe marcar alguna diferencia entre plantas sumergidas y plantas emergidas....

      El siguiente paso de aquellas primeras plantas que tenían la “cabeza “fuera del agua era evidente, había que obtener el CO2 del aire. El aire tiene una “despensa” mucho mayor de este elemento que el agua. En el aire tenemos concentraciones de hasta 400ppm CO2 frente a las 30 o 40 ppm que podía y puede haber en disolución el agua. Guau, Imaginad que “chute” de energía y capacidad aumentar en 10 veces la disponibilidad de tu fuente de Carbono, era un salto increíble que  les permitió crecer, reproducirse y alejarse cada vez mas de la orilla hacia lugares más secos fijándose en el sustrato por medio de unos arcaicos rizoides que aún podemos ver en muchos musgos hoy día. Pero este cambio, este alejamiento del agua les obligaba también a mejorar sus sistemas de perdida de agua ya que el ambiente era cada vez mas seco y a buscar formas de obtener más nutrientes del agua o de la tierra húmeda. Es justo aquí donde aparecen los primeros sistemas radiculares, las primeras raíces, la mayor disponibilidad de CO2, permitía consumir mas minerales, pero para conseguirlos el medio líquido ya no era suficiente, necesitaban extraerlo de la piedra, del sustrato. Estas raíces les servían primeramente de anclaje, pero su principal función era coger alimento del fondo, del sustrato y alimentar a la planta.

    Gracias a la capacidad de obtener nutrientes y Co2, las plantas tenían la posibilidad además de crecer en tamaño, para ello tenían que modificarse para trasladar ese alimento que obtenían por la raíz hacia el resto de la planta, pues la parte aérea, ya no obtenía dichas sales del aire. Esta fue la evolución mas importante porque se crearon una serie de canales internos, algo así como nuestras venas y arterias, que permitían movilizar los nutrientes desde la raíz a toda la planta, lo que hoy conocemos como Xilema y Floema.

     El Xilema son los conductos que llevaban las sales minerales y el agua desde la raíz al resto de la planta, Pensad que ya no está sumergida y la planta al estar alejada de la humedad, necesitó desarrollar complejos sistemas poiquilohídricos para no perder agua de las hojas.

     Por otro lado apareció el Floema, este son los conductos primos de los otros que llevan los azucares ya procesados en la fotosíntesis de las hojas, al resto de la planta. El ciclo estaba completo y fue tan exitoso que rige hasta nuestros días.

    La aparición de raíces, de tallos y de esos canales para alimentarse se genera lo que para nosotros es la primera gran división del mundo vegetal, Plantas no vasculares y vasculares. 

     Las primeras, las plantas no vasculares, con sistemas rudimentarios o casi nulos de retención de agua (por ejemplo, un musgo como el Vesicularia Ferriei), y las segundas, las plantas vasculares, con grandes capacidades de retención, almacenamiento y aislamiento para no perder agua interna (Pensemos en un árbol del parque). Esto nos dice y explica porque una planta con gran sistema radicular, como una Cryptocoryne o una Echinodorus cualquiera, que además sabemos que viven y desarrollan su mayor potencial fuera del agua, tienen un sistema de control de pérdida de agua (Poiquilohidria) muy alto.

     Según esta primera división, ya podemos hacer una división paralela de nuestras plantas de acuario en función de donde cogen sus nutrientes minerales. Por un lado las plantas no vasculares, es decir, los musgos, que obtienen los minerales de la columna de agua. Por otro lado, las plantas vasculares, que son la inmensa mayoría y cogen su alimento del sustrato……Esto segundo no es cierto del todo pues las plantas invadieron todos los medios disponibles, y es donde entra en juego para entenderlo lo que ya definimos en otro artículo como Biotipos. Los biotipos los dividíamos en tres grupos:

Biotipo 1: plantas acuáticas puras. (Criptófitos/ hidrófitos)

Biotipo 2: Plantas acuáticas de desarrollo mixto (acuática / inundada). (hidrófitos/ helófitos)

Biotipo 3: Plantas inundables. (helófitos)

     Biotipo 1: Plantas acuáticas puras. Estas por regla general son fáciles de identificar, todas ellas tienen sistemas radiculares limitados, pequeños, filamentosos y débiles, son plantas muy frágiles que fuera del agua no se sujetan de pie y sobre todo se secan en un par de minutos. Como han evolucionado dentro del agua y su ciclo de vida siempre fue y es sumergido, no tienen buenos sistemas poiquilohídricos para el control de la perdida de agua. Estas plantas pueden coger nutrientes del sustrato, pero también lo pueden hacer de la columna de agua, algunas las podemos usar flotando, sin enraizar y prosperarán sin problema (ceratophyllum, Egeria…) Ahora bien, no es la norma general,  no les pasa a todas, pensad en las comunes vallisnerias, estas cumplen todas las condiciones de una planta acuática, son acuáticas estrictas pero necesitan de un sustrato para crecer y desarrollarse. Así pues, podemos concluir que para estas plantas, tan importante es mantener la columna de agua alimentada, como mantener el sustrato.

     Biotipo 2: Plantas acuáticas de desarrollo mixto. Aquí tenemos muchísimas, la gran mayoría de ellas tienen dos morfologías totalmente diferenciadas, una emergida y otra sumergida (Hygrophilas, Rótalas, Ludwigias…) Todas estas plantas de tallo se comportan de manera diferente en función del estado en el que se encuentren. En su forma sumergida son relativamente frágiles, tienen sistemas radiculares complejos pero no exagerados y con filamentos no muy anchos pero cuando las sacas del agua se deshidratan con facilidad. Esta deshidratación es mas lenta que en las plantas acuáticas puras, debido a unos mejores controles de la perdida de agua. Esto indica que necesitan de un sustrato por el que alimentarse, porque aunque pueden consumir  sales minerales de la columna de agua a través de las hojas, por si solo no les permite progresar, solo mantenerse durante periodos cortos de tiempo. Por tanto, para este tipo de plantas es importante mantener un suelo bien nutrido y algo de alimento en la comuna, pero en menor medida. 

     Aquí la cosa cambia cuando la planta comienza a desarrollar la forma emergida. La planta aumenta de tamaño su sistema radicular (es fácil verlo), se vuelve mas rígida para poder sobresalir de la superficie del agua, aumenta la sección de sus tallos y fortifica sus canales de alimentación internos, además, aumenta su capacidad poiquilohidrica para no perder el agua de las hojas que se alejan del agua, en este estado la nutrición es 100% radicular.

     Biotipo 3: Plantas inundables. Aquí no hay duda, los tejidos son firmes, los sistemas radiculares grandes, y la capacidad de intercambio a través de la hoja mínima o nula. No hay duda alguna, su nutrición es 100% radicular. Si pensamos esto hay decenas de plantas, cientos de ellas que pertenecen a este grupo como son las Glossostigma, Anubia, Cryptocoryne, Echinodorus, Bucephalandra, Hemianthus…), plantas que mantenemos en una “sopa” de nutrientes que de nada les sirve, pues solo pueden aprovechar lo que llega a sus raíces útiles, no a los ápices destinados a anclaje.

     Podemos por tanto concluir que alimentar el Sustrato es fundamental para la gran mayoría de nuestras plantas, alimentarlo de manera controlada y con aquello que conocemos que no es soluble y si aprovechable. Hemos de cambiar en parte nuestra actitud de mantener solo la nutrición en columna, pues allí, no es 100% útil, y tampoco sabemos como se trasladará a nuestro sustrato, si se acumulará como partícula estable fuera del alcance de nuestras plantas, o si alterará el equilibrio posteriormente. Es un sistema poco sostenible y nos obliga a gastar cantidades ingentes de agua y nutrientes que rápidamente se desestabiliza, hemos de cambiar nuevamente el "Chip".

LA SAL EN LAS PLANTAS

      Si hay un tema controvertido en la acuariofilia es el uso de Cloruro sódico, vamos la sal de toda la vida (NaCl). La sal ha sido y es utilizada en acuariofilia como profilaxis y tratamiento en muchas enfermedades y situaciones de estrés con muchísimas especies de peces, donde ha demostrado ser altamente eficaz. Raro es el foro o grupo de acuariofilia donde ante el más mínimo problema, no nos recomienden su uso. Con los años hemos aprendido que la concentración de los tratamientos depende mucho del animal al que va dirigido, pues no todas las especies tienen la misma tolerancia a la sal  . Entre los peces más comunes en acuariofilia podemos encontrar ciertas especies que con 3-4 gramos de sal en el medio de manera constante ya sufren problemas, como les ocurre a numerosos Loricáridos o anabántidos menores como los gurami Chocolate (Sphaerichthys osphromenoides), pero también encontramos especies de aguas dulces que las podríamos poner casi de manera directa a razón de 33 gramos/ litro en un acuario marino sin mayor problema (!Niños, no hagan esto en casa¡), como los “Black Molly” (Poecilia Shenops var.). Ya os adelanto que esto último en una planta es inviable, pues su rango adaptativo ante el Sodio (Na), debido a su nutrición inorgánica es mucho más estrecho.

       Esta disparidad en la tolerancia que tienen los peces ante este Elemento es debido a que las especies se desarrollan durante generaciones en función del hábitat donde viven, así pues, generalmente un animal de aguas muy dulces, pH bajo y sin casi presencia de sales de ningún tipo, tendrá mucha menor tolerancia al Sodio (Na) que otro que provenga de aguas extremadamente duras y cargadas de sales minerales, esto último, aunque la presencia de Sodio (Na) sea mínima. Por contra, los animales procedentes de medios ricos en Sodio (Na), ya sea por filtración de aguas de mar a sus hábitat como ocurre en los Cenotes, o porque habitan en estuarios donde se mezclan aguas dulces y saladas, serán los animales con mayor tolerancia a este elemento, tanto es así que, en algún caso, como los anteriormente nombrados “Black Molly” se convierte en necesidad y la ausencia de sal les genera múltiples problemas cutáneos. 

      Pero entremos en materia, esto mismo que vemos en los peces, se traslada casi de igual manera al reino vegetal.  Digo de manera “casi igual”, puesto que las plantas, a diferencia de los animales, se alimentan de materia inorgánica, y el Na, pese a no ser un nutriente esencial de las plantas porque pueden vivir sin él, si pueden consumirlo y usarlo. En las típicas tablas de nutrientes vegetales no encontramos determinados elementos que las plantas pueden consumir. Estos elementos, y el Na es uno de ellos, cuando se encuentra presente, puede ser usado por estas como auxiliar en diversos procesos metabólicos o incluso en la síntesis de clorofila. Os dejo una tabla de Mulder algo más completa que la que se usa de manera genérica cuando se habla de nutrición vegetal, donde veréis otros elementos, que si bien no son básicos, si pueden interferir en el desarrollo. 

     Dentro del mundo de las plantas, y en este caso de las acuáticas, para poder entender lo que vemos, tenemos que fijarnos en cómo y donde actúa este Sodio (Na). A nivel nutricional Básico, la conclusión que se ha sacado en los numerosos estudios realizados y en el día a día de la agricultura mundial, es que la planta absorbe el Sodio (Na) y este ocupa la posición del Potasio (K) dentro de la célula, es decir, la presencia de Sodio (Na), poco a poco va a disminuir la cantidad de Potasio (K) de la planta, y este hecho, es su muerte. Como y se ha explicado en alguna otra entrada del Blog, la planta envía el K a las células que rodean los estomas pues es responsable directo de la apertura y cierre de estos, o lo que es lo mismo, el K es el responsable de la entrada y salida de gases (el equivalente a la respiración) y la entrada y salida de agua (la regulación osmótica), si la planta pierde el elemento que le permite abrir y cerrar los estomas correctamente, pierde la capacidad de respirar y de intercambiar sales y agua con la columna de agua.

     En mi caso, como soy muy escéptico ante según qué conclusiones, decidí probarlo por mí mismo, y poder cuantificar de una manera algo arcaica, pero a grandes rasgos efectiva la cantidad de NaCl que puede soportar una serie de plantas. Para ello instalé una acuario con 100 litros netos (esto me facilitaba las cuentas), tan solo con 12 sencillas especies de plantas, sustrato nutritivo, 8 horas de luz de intensidad media y sin aditar CO2 para ver qué pasaba según aumentaba la dosis de sal en el medio.            Las plantas elegidas no son muchas, pero si un pequeño compendio de diversos Biotopos y Biotipos, que sabía que en esta instalación y bajo estas condiciones prosperarían de manera correcta:

1.hygrophila Polysperma.

2.Hygrophyla Salicifolia.

3.Egeria Densa.

4.Ludwigia repens.

5.Rotala rotundifolia

6.Anubias Barteri.

7.Sagittaria Subulata.

8.Eleocharis Parvula.

9.Marsilea Hirsuta.

10.Bucephalandra Biblis.

11.Echinodorus Bleheri.

12.Vallisneria Spiralis.

      En este pequeño grupo representativo, hay plantas acuáticas puras, plantas que poseen forma sumergida y emergida y plantas que siempre mantienen su forma emergida, aunque se las desarrolle bajo en agua. Así mismo hay plantas de aguas muy dulces, medias y duras, al igual que especies de aguas tropicales y aguas más frías. El procedimiento es sencillo, se trata de mantener concentraciones de sal estables durante un mes, empezando por 1 gramo/ litro, y aumentando la dosis 1 gramo cada 30/31 dias. Mi sospecha inicial era que, en cuestión de 6 meses, con una concentración de 6 gramos por litro de sal, las plantas ya hubiesen muerto, pero no fue así del todo....

     Con el primer gramo de sal en el medio, las hygrophilas comenzaron a mostrar carencias de K a partir de los 15 días, tanto la Polysperma como la Salicifolia (esta algo menos) mostraban pequeños agujeros, mas numerosos en las hojas mas viejas, típica representación de una carencia de K, aumenté la dosis de K un 50% con respecto a lo que había en el medio, es decir, pasé de 10 a 15ppm y el problema remitió.

     Con el segundo gramo de sal en el medio, el problema con las hygrophilas se agudizó y además empezó a mostrar leves síntomas la Ludwigia repens. Como en el caso anterior, volví a subir la dosis de K, ya doblaba la inicial (20ppm) y la Ludwigia se corrigió, pero las hygrophilas no se recuperaban del todo, dejando bien claro, que son unas plantas muy sensibles a la presencia de sal en el medio.

     Con el tercer gramo de sal se agravó el problema con todas las anteriores y además, las Rótalas y Bucephalandras, comenzaron a mostrar síntomas de carencia de K, en las Rótalas se empezaron a ver pequeñas zonas necrosadas que cada vez eran mas y mas grandes, además el crecimiento se paró mostrando ápices deformes. para intentar arreglarlo lleve el K a 40ppm, pero solo las Bucephalandras mejoraron, Hygrophilas, Ludwigias y Rótalas ya no mejoraron.

     Con el cuarto gramo de sal todas las plantas excepto las Anubias, Marsilea, Egeria, Vallisnerias y Sagittarias habian parado su crecimiento y mostraban deformaciones en los nuevos crecimentos. Muchas comenzaron quedarse raquíticas, a deformarse, las H. Polysperma  se habían deformado tanto que no levantaban mas de 3cm desde el sustrato. No llegaban a morir, pero tampoco avanzaban. En cambio, las Ludwigias,  Rótalas y las Bucephalandras se comenzaban a desintegrar. Las Eleocharis habían desaparecido casi  por completo. Según esto, cualquier tasa mayor de tres gramos por litro de sal en un acuario plantado, nos va a generar daños irreparables en el medio plazo.

      Con el quinto gramo de sal decidí introducir dos plantas nuevas que yo sabía tenían alta tolerancia a la sal, pues las tuve en el pasado en acuarios con Mollys donde siempre había sal en el medio, Cryptocoryne Balansae y Petchii. El resultado se repitió. En el medio había 40ppm de K (no lo subí mas, pues entendía que estaba presente, solo que no era asimilado). Las plantas supervivientes seguían creciendo.

    Con el sexto gramo de sal, punto donde yo imaginaba el límite de tolerancia de las plantas a la sal, nada nuevo ocurrió, Las Anubias y las Marsilea seguían estancadas, no crecían, pero tampoco morían ni mostraban síntomas de K, Si de Carencia de Mg, algo lógico si pensamos la relación directa que existe entre el K y el Mg. Como Pauta a seguir, decidí no aumentar la cantidad de Mg, pues también había en el medio y estaba claro que era un tema de interferencias.

      Con el Séptimo gramo de sal desaparecieron las Marsilea y cayeron algunas Anubias, El resto seguía creciendo de manera lenta, excepto las Vallisnerias, estas estaban en una especie de paraíso y estaban ocupando el acuario más rápido de lo que nunca había visto

     Con el Octavo y noveno gramo de sal no hubo cambios más allá de una parada en el crecimiento de las Cryptocoryne, y un cada vez peor aspecto de las Anubias. Me limité a no tomar medias y a seguir con la rutina de mantenimiento y manteniendo la concentración de sal.

     Con el decimo gramo de sal y tras 10 meses en "salmuera" todas las plantas excepto las Vallisneria y Sagittaria, o bien habían muerto, o bien estaban en un estado lamentable, retorcidas, raquíticas, con múltiples necrosis, daba pena verlas…las C. Balasae eran las únicas que mantenían el tipo, pero se pararon en seco. Las C. Petchii Cayeron de golpe.

     Finalmente lo llevé a 12 gramos de sal por litro, este sería el fin de la prueba. Aquí solo las Vallisneria parecían felices. El resto no aguantó, ni siquiera las Sagittaria. Dos Anubia Barteri medio muertas y despojos de otras plantas estaban por ahí, pero más muertas que vivas. para mi el resultado es increíble.

   Tras esta pequeña prueba, queda comprobado que el Na es asimilado por la planta cuando este está disponible, y comienza a desplazar al K de la zona de los estomas, lo que provoca que las plantas comiencen a mostrar síntomas de carencia de potasio con agujeros en las hojas viejas en aquellas plantas que muestran estos síntomas, además al reducir la capacidad de la planta para abrir y cerrar estos estomas se reduce la respiración de la planta y comienza a sufrir problemas de osmosis, lo que lleva a la perdida de hojas, una reducción del crecimiento, aparición de deformaciones en hojas viejas y a la aparición de  nuevos brotes raquíticos. También queda comprobado que la cantidad de Na no afecta a todas las especies de plantas por igual, algunas son muy sensibles, pero otras, como han demostrado las Sagittaria subulata y sobre todo las Vallisneria Spiralis son muy capaces de vivir el presencia de altas concentraciones de Na, ya sea, porque son capaces de protegerse mejor de este y seguir siendo capaces de absorber K, o bien, porque logran sustituir el K por Na de manera Funcional en las células que rodean los estomas.

Moraleja, Como dice mi Médico, la sal no es buena 😉.

LOS PIGMENTOS EN LAS PLANTAS.

   Todos, más o menos, tenemos una idea aproximada de a que nos referimos cuando escuchamos hablar de pigmentos. En el ideario popular, los pigmentos son esas “cosas” que le dan color al mundo, y de manera muy simplificada, efectivamente son eso. n este pequeño y humilde artículo, voy a detenerme un poco más en ellos, especialmente en lo referente a las plantas acuáticas (no a las flores, ni a sus frutos), para poder entender mejor que son, y cómo funcionan.

     No obstante, antes de seguir hemos de entender unos conceptos. Nosotros no percibimos la luz como tal, lo que percibimos es el reflejo de esta sobre las diferentes superficies, las cuales no nos muestran todo el espectro visible, sino una pequeña parte, la parte que reflejan, siendo el resto del espectro “absorbido”. El color final que nosotros percibimos es la suma de todas las longitudes de onda reflejadas. En la imagen se aprecian las curvas de nuestra percepción de los colores a plena luz, es decir, bajo una iluminación intensa, y esto es importante, porque dependiendo de la intensidad y color de la luz vemos los colores de una forma o de otra. En nuestro caso, al tratarse de acuarios plantados siempre los veremos con luz, generalmente mucha luz, por lo que aplicaremos este diagrama. Estos picos y valles de sensibilidad en nuestra percepción, son los que hace que nosotros con diferentes pantallas de luz, que emiten un espectro de luz diferente, veamos el acuario con tonos e incluso colores diferentes, lo cual no indica que sea mejor o peor para las plantas, una cosa es lo que nosotros vemos, y otra lo que ellas necesitan,

y eso depende la radiación
fotosintética activa (RFA). La RFA es la sensibilidad de una planta a absorber la luz, la gráfica que acompaña, es la de una planta de hoja verde, por ejemplo, una Sagittaria subulata. Es importante entender que la RFA NO ES IGUAL PARA TODAS LAS PLANTAS, en muchos casos ni parecida. Una planta roja absorbe mucho del espectro verde y refleja el naranja y rojo, por tanto, su grafica no se parecerá a esta. Este concepto es uno de los primeros “desconocidos” que veremos aquí y que nadie tiene en cuenta. Afortunadamente, las plantas son terriblemente adaptables a la luz que reciben, mas de lo que podemos imaginar.

   Por definición, y centrándonos ya en el tema que nos ocupa, los pigmentos son unas sustancias que producen las plantas y que hacen que nosotros las veamos de determinado color. Cuando hablamos de pigmentación, deberemos de entender que no todo color depende de pigmentos, y es aquí cuando desmitificamos lo dicho al principio, es decir existe una coloración estructural que se produce como consecuencia de la refracción de la luz sobre una suma de capas de material. Diferenciar una coloración estructural de una producida por pigmentos biológicos es sencillo, el color estructural varía según nuestro punto de vista, es decir, si cambiamos nuestra posición con respecto al objeto, el color sufre variaciones (se aclara, oscurece, brilla, se vuelve mate…), mientras que el producido por un pigmento biológico, que solo lo producen organismos vivos, permanece inalterado. Esto es debido a la refracción de la luz sobre las diferentes capas del material, la cual produce esos efectos de variabilidad.

   En las plantas los pigmentos en general, cumplen diversas funciones, entre ellas atraer a los insectos a las flores para conseguir la polinización, pero eso en un medio sumergido como el nuestro, es poco útil, por lo que debemos empezar diferenciando entre pigmentos fotosintéticos y no fotosintéticos.

     Nuestro medio de referencia es el agua, y dentro de él, la parte sumergida de la planta, por lo que excluiremos los pigmentos de las flores o frutos y nos centraremos en los pigmentos fotosintéticos de la hoja, que son los que nos van a permitir entender el crecimiento y desarrollo bajo el agua de nuestras plantas

  

  Los pigmentos fotosintéticos son, como se puede deducir, aquellos que pueden absorber la energía de la luz para usarla en la fotosíntesis de la planta.

LUZ + CO₂ +MACRO Y MICRONUTRIENTES INORGÁNICOS = CARBOHIDRATOS ORGÁNICOS+ O₂

     Como ya sabemos, la fotosíntesis es, dicho de manera sencilla, el método que utilizan las plantas para fabricarse su alimento orgánico a partir de materia inorgánica, utilizando la energía de la luz y el CO₂ y dejando como “residuo” en el proceso el preciado oxígeno (O_2). Este proceso se realiza por medio de pigmentos verdes, rojos, naranjas y amarillos que dividimos en cuatro grandes grupos: las clorofilas, los carotenoides, las antocianinas y las ficobilinas.

1-Clorofilas

   Las clorofilas, del griego Chloros + Phyllon (verde + hoja), son un grupo de pigmentos del que todo el mundo ha oído hablar, evidentemente, de color verde. Están presentes en todos los organismos eucariotas que contienen cloroplastos, como son nuestras plantas (organismos más complejos y con núcleo celular) …. y también en algunos procariotas como nuestras amigas las algas y Cianobacterias (más simples estructuralmente y sin ese núcleo). La molécula de clorofila es fácil de identificar y tiene dos partes bien diferenciadas. Una especie de cabeza que podemos llaman anillo (que si alguien quiere profundizar más es de porfirina) y otra en forma de cola. La que nos afecta de manera directa es la parte del anillo, primero porque es la parte encargada de absorber la luz, y segundo por la presencia de magnesio (Mg) y nitrógeno (N). ¿Por qué esta segunda parte? Porque es la explicación de una clorosis completa. La ausencia de uno o ambos elementos en las hojas verdes, es decir, su carencia, es lo que conocemos como “clorosis”, la planta se “aclara”, pierde su pigmento verde. La carencia de nitrógeno (N), Magnesio (Mg), o de ambos a la vez, hace que la planta no pueda sintetizar clorofila y frena su desarrollo al no poder producirse su propia comida (no hay fotosíntesis).

        En general, en acuariofilia solo hablamos de dos tipos de clorofilas, la clorofila a (C₅₅H₇₂O₅N₄Mg) y la clorofila b (C₅₅H₇₀O₆N₄Mg), pero existen más, como las c₁, y c₂ presentes en las algas diatomeas, o las d y f de algunas cianobacterias. Y nos centramos solo en ellas, en las clorofilas a y b porque son las que se encuentran en nuestras plantas, ambas dos. La clorofila a esta presente en todo tipo de planta, alga y en prácticamente cualquier tejido expuesto a la luz, incluso en las plantas que nosotros vemos de color rojo. La clorofila b, también presente en las plantas verdes palustres y terrestres (Viridiplantae), pero no en todas ni en la misma cantidad que la clorofila a, estando menos presente, por ejemplo, en las plantas acuáticas puras, formas submersas y en algas verdes (Clorophyta).

     En este sentido, a nosotros como acuaristas de agua dulce en el cultivo de plantas, nos interesan ambas clorofilas, quizás un poco más la clorofila a, debido al masivo uso de plantas que no son puramente acuáticas. (en acuarios marinos la situación es diferente). Entonces, ¿Qué luz es la adecuada para que estos pigmentos, estas clorofilas a y b, funcionen al 100%. La respuesta la encontramos en la siguiente gráfica:

     La clorofila a (en color verde claro), “consume” más y mejor, las longitudes de onda que están en los 380-450 y 640-670nm, es decir, las más azules y la zona roja media del espectro visible (recordar que este, el espectro visible, se encuentra entre los 380 y los 750nm), reflejando las que se encuentran en la zona media del espectro, es decir las verdes. En cambio, la clorofila b es está más centrada, con dos picos entre los 450-490 y 620-650nm. Como nota, si se compara esta grafica con la de la percepción del ojo humano, vemos que en el entorno de los 460-480nm las únicas que salen ganado son las plantas con predominio de la clorofila b y las algas verdes. Esta es, en parte, la explicación al dicho popular de, “la luz azul produce algas”, que, si bien no es del todo cierto, no podemos decir que sea del todo falsa. Me explico, el funcionamiento las todas las clorofilas de la planta no es igual, es decir, no todas las clorofilas dispuestas en una planta se encargan de procesar la energía de la luz. Las clorofilas se unen formando “receptores de luz”, imaginemos miles de pequeñas antenas parabólicas, formadas por millones de clorofilas b que se encargan de “capturar la luz” pero la transfieren al centro de antena, donde está la clorofila a, siendo esta última la que la procesa. Esta misma situación que se da con la luz azul, se da con luces amarillo-anaranjadas, lo que ocurre es que para nuestro ojo son poco estéticas en el agua y las evitamos.

    Conocer el espectro de absorción de la clorofila y el de emisión de nuestra luminaria, nos permite, en acuarios específicos de herbívoros, “jugar” con la luz a fin de buscar el crecimiento de determinadas clorófitas. Pero más allá de eso nos indica que hay plantas con mayor capacidad de aprovechamiento de la luz, con más clorofila a, y plantas con menos capacidad de aprovechamiento, con menos clorofila a, mayor cantidad de clorofila a significa mayor capacidad de procesamiento, “dos clorofilas a, procesan más que una”. Este es el principal motivo por el que determinadas especies de plantas que nosotros utilizamos en nuestros acuarios, necesitan más cantidad de luz que otras, porque tienen menor presencia de clorofila a, debido seguramente, a que, en su evolución, se orientaron a lugares muy expuestos a la luz (Micranthemun callitrichoides “cuba”). El caso contrario, tener mayor presencia de clorofila a, se debe seguramente a una evolución de la planta en lugares menos luminosos (Las aguas llenas de taninos y a la sombra de muchas cryptocoryne). Pongamos un ejemplo de dos plantas que en teoría deberían de comportarse de manera parecida ya que ambas comparten biotipo, son flotantes. Un sencillo estudio donde se hacen crecer en el mismo acuario y bajo las mismas condiciones de luz, agua y nutrientes dos especies, la Eichornia Crassipes y la Pistia Stratiotes. SI analizásemos su composición en clorofilas en disolución alcohólica, obtendríamos como resultado que la Eichornia, en estado normal, tiene algo más de 7 microgramos/ litro de clorofila a, mientras en la Pistia, la concentración es de 15 microgramos/ litro. Sin hacer esta prueba, el color de ambas ya nos da una pista, el verde más oscuro y profundo de la Eichornia nos dice que posee, en comparación, poca clorofila a en sus pigmentos, lo que indica que vive en zonas muy expuestas a la luz. La Pistia, verde, pero mucho más pálida tiene mayor concentración de clorofila a, seguramente porque vive en zonas más cubiertas o con menor cantidad de luz. Es importante saber, que la planta puede, en caso de necesidad, enfermedad, contaminación del medio etc., ambas pueden aumentar la cantidad de clorofila a, b o cualquier otro pigmento, y bajarla después, pero siempre tendrá un umbral mínimo.

    No obstante, alguien podría recordarnos que hay plantas que pueden desarrollarse perfectamente en ambas condiciones, alta intensidad luminosa y baja intensidad luminosa, un ejemplo claro en nuestros acuarios son las Anubias sp. Esto es debido a otro curioso fenómeno, algunas plantas tienen la capacidad de alterar la posición de su “receptores”, es decir, además de aumentar o disminuir el número de pigmentos receptores, pueden acercar o alejar de la pared externa de la hoja sus cloroplastos. Estas plantas, en bajas condiciones de luminosidad, son capaces de colocar sus “antenas de captación de luz”, en la parte más externa de la hoja, consiguiendo de ese modo un mayor aprovechamiento de la luz disponible, en cambio, si las condiciones cambian, y la cantidad de luz se incrementa, pueden retraer esos sistemas a zonas más profundas a fin de desarrollarse sin sufrir daños. Estas plantas, generalmente poseen colores más oscuros y profundos en baja luminosidad y se aclaran al aumentarla, pues cambian la proporción entre ambas clorofilas el pigmento receptor, más claro, se aleja del exterior.

2-Carotenoides

      Los carotenoides son otros de los pigmentos fotosintéticos muy comunes y numerosos en las plantas, además de algas y algunas bacterias, que desempeñan, en lo que a nosotros interesa, dos funciones. En primer lugar, trabajan como antioxidantes en defensa de la planta ante situaciones estrés, es decir, cuando la planta se siente amenazada por alteraciones en su entorno, aumenta la síntesis de estos pigmentos para proteger sus tejidos. La segunda función es como pigmento accesorio en las redes de captación de luz de la fotosíntesis. Al igual que vimos con la clorofila b, estos pigmentos ayudan a la planta a absorber las longitudes de onda a las que no llega la clorofila. Visualmente, estos carotenoides son los principales responsables del arco de colores naranjas y amarillos de muchas de nuestras plantas. Una planta de hoja amarilla o anaranjada lo es porque sintetiza mayor cantidad de carotenos que de clorofila, y por lo tanto predominan los colores amarillos y naranjas sobre los verdes.

   Los carotenoides, por ser muy numerosos, tienen una clasificación algo compleja, a saber: éteres, Alcoholes, cetonas, hidrocarburos, etc.…, y pese a su variedad, como nota curiosa, los animales, no pueden sintetizarlos por sí mismos, y deben de incluirlos en la dieta. Para nosotros, en lo referente a los acuarios y sus plantas, no es necesaria tanta especificidad en la clasificación y los podemos reducir a dos grupos básicos:

-Carotenos: Carotenoides no oxigenados, pigmentos naranjas.

-Xantofilas: Carotenoides oxigenados, pigmentos amarillos.

 Para nosotros lo importante es saber que los carotenos son los responsables de los tonos anaranjados y las xantofilas de los tonos amarillos. En general, son los responsables de los colores que van del amarillo pálido al rojo oscuro (esto último en frutos y flores) y esto depende en su composición del número de enlaces dobles conjugados. Estas moléculas, a diferencia de la clorofila que lleva en su estructura nitrógeno (N) y magnesio (Mg) están compuestas únicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Solo como curiosidad, a más enlaces dobles conjugados, más anaranjado, y a menos enlaces, más amarillo.

     El espectro de absorción de los carotenos y xantofilas, complementa al de la clorofila, aumentando la posibilidad de absorción en la zona baja-media del espectro visible entre los 380 y 530nm, que incluiría la zona verde, reflejando la zona que va del amarillo al rojo. Ojo existen carotenoides como el Licopeno que, si reflejan el color rojo oscuro, pero los encontramos en los frutos más que en la propia planta, por lo que, para nuestro entorno acuático sumergido, hemos de excluirlos y quedarnos con los carotenos y las xantofilas. Observando la gráfica de absorción de ambos vemos que es tremendamente parecida, casi podríamos decir que iguales, y en ella se observa una capacidad de absorción entre 380 y 480nm, reflejando desde ahí, toda la parte derecha del espectro, todas las gamas que van del amarillo al naranja.

     Por otro lado, y como ya hemos comentado antes, los carotenoides tienen una función antioxidante actuando como pigmentos de segundo orden en la fotosíntesis cuando las plantas sufren una situación de estrés. Bajo estas condiciones la proporción entre clorofila y carotenos varia pues la planta comienza a sintetizarlos en gran número para proteger los tejidos. Esto es muy fácil de reconocer en nuestros acuarios en la parte alta de muchas plantas. C

Cuando llegan cerca de la superficie, algunas especies como la Hygrophila polysperma, oscurece la parte superior de las hojas cogiendo un precioso color dorado, anaranjado. Esto mismo sucede con muchísimas otras, es un fenómeno común reflejo, en este caso, de este aumento de carotenoides para proteger esa zona de la planta de una iluminación muy intensa, mucho mayor, que la que se produce en el resto de la planta. 

     En acuarios con bajas cantidades de N y de Mg, la planta tiene dificultades para poder sintetizar Clorofila, pues necesita de ambos elementos y en caso de escasez le son más útiles en otras funciones de consumo, en ese momento la planta entra en clorosis. Si en esa misma planta se da el caso de la presencia de carotenos o xantofilas, la planta los sintetizará en grandes cantidades para poder usarlos como receptores lumínicos sin gasto en N o Mg ante la perdida de Clorofila. Es por esto, que, en esos casos, determinadas plantas potencian sus colores secundarios en medios pobres en N.

3-Antocianinas

     Los terceros pigmentos a los que vamos a hacer referencia son las antocianinas, quizás mis preferidos y seguramente los más desconocidos en su comportamiento, pero eso lo iremos viendo poco a poco.

     Las antocianinas son un grupo de pigmentos flavonoides muy difundido en el reino vegetal, hay más de una veintena identificada. Identificadas desde el siglo XIX gracias a la col Lombarda, son las encargadas de que nuestras plantas luzcan amarillas, naranjas, rojas, azules o moradas. En esta reproducción de colores podemos ver que al igual que los carotenoides, son capaces de darnos colores amarillos y naranjas, la diferencia entre ellos, carotenoides y antocianinas, es que el abanico de colores de estas últimas es muchísimo mayor. En el reino vegetal, como ocurre con los carotenoides, son especialmente comunes en frutos y flores, pero también son las responsables del color rojo de árboles espectaculares como el Arce japonés y de las impresionantes vistas de un bosque caducifolio en otoño. En esta época del año la clorofila desaparece de las hojas y la pérdida de un solo átomo de oxígeno (O2) en algunos pigmentos flavonoides incoloros, los transforma en antocianinas, dando a los árboles, la paleta de colores otoñales.

  En acuario las podemos encontrar en plantas tan diversas como las Ludwigias palustris o algunas Bucephalandras, y al igual que el que el resto de pigmentos no cumplen una única misión dentro de la planta. Como ocurre con los carotenoides cumplen una función antioxidante en la planta en casos de estrés, además de proteger a esta, de la radiación ultravioleta. Puede parecer que esta función protectora que hemos descrito en los carotenoides y aquí es secundaria, pero debemos de saber que aproximadamente el 2% de todo el Carbono (C) consumido por la planta, es utilizado para esta función, por eso en acuarios con bajas tasas de CO2 (bajas en proporción de la cantidad de luz), son más propensas a sufrir problemas de estrés.

 Como pigmentos fotosintéticos, las antocianinas pueden funcionar como secundarios en la captación y transferencia de la luz en unos casos, pero a diferencia de los carotenoides o de la clorofila b también pueden procesar la energía luminosa y cumplir las mismas funciones de la clorofila a.

     Como se ve en la tabla, el rango de absorción esta entre 250, 370 y 500- 545nm. La primera parte se nos escapa del espectro visible, mientras que la segunda presenta un pico de absorción en el verde, punto en el que las clorofilas reflejan el color, y, por lo tanto, un complemento ideal a la hora de captar luz. Así mismo se ve claramente el reflejo en la zona azul y roja del espectro, donde no son hábiles.

    Pero queda por describir el proceso de transformación mas llamativo de estos pigmentos, y el que les hace más interesantes. Las antocianinas son moléculas inestables a cuatro factores fundamentales: el calor, el oxígeno (O2), la luz y el pH. 

   La temperatura y el oxígeno van directamente relacionados, la subida de temperatura genera una disminución de la tasa disuelta de oxígeno en el agua y esto reduce la producción de antocianinas por parte de la planta. Esta reducción de oxígeno afecta directamente a la capacidad antioxidante, pero visualmente afecta al color de la planta, aclarando el color. Sería un efecto óptico similar al que ocurre en una clorosis de nitrógeno (N) (salvando las distancias, donde la planta pierde la intensidad de los rojos aclarándose. Este efecto puede verse en verano en acuarios sometidos a temperaturas por encima de los 30 grado, donde las plantas que no son verdes pierden su “brillo” habitual.

     La luz, el tercero de los factores, afecta a estos pigmentos como lo hace con el resto. Un aumento significativo de la intensidad luminosa hace que la planta sintetice más cantidad de antocianinas potenciando la intensidad del color. Este efecto, como ya veíamos en los carotenoides, en acuariofilia se aprecia en la coloración de las hojas superiores de las plantas rojas de tallo., las cuales oscurecen por el incremento de pigmento, potenciando su color. cuando nosotros cortamos ese apéndice final y lo trasladamos al fondo al replantar, observamos como la coloración de la planta vuelve poco a poco a su tono habitual, para volver a aumentarlo cuando llega de nuevo a la superficie.

  El pH es el último y el más curioso de todos los factores que desestabilizan las antocianinas. Estas, son moléculas más estables cuanto más bajo es el pH del medio en el que se encuentran. La consecuencia de esto es que dependiendo si nos movemos en medios ácidos, neutros o alcalinos, el color resultante es más o menos oscuro, el pico de absorción de luz se traslada hacia la izquierda o derecha del espectro conforme aumenta o disminuye el pH del medio. Se sabe, que cuanto más acido es el medio, el pico de absorbancia se desplaza hacia la derecha del espectro, dando como resultado reflejo colores más claros (tonalidad, no intensidad), y a la inversa, medio más alcalinos desplazan ese pico a la izquierda del espectro, dando colores más oscuros. Este Fenómeno, puede desplazar el pico de absorción hasta 10-15nm en una variación de pH entre 6 y 8.

     Por último, pero no por ello menos importante, está la relación que existe entre el Hierro (Fe3+) y las antocianinas. Sin entrar explicar los procesos químicos complejos que se producen, si debemos de decir, que, aunque el hierro no pertenece a la estructura de las antocianinas, si las afecta directamente y sufren mucho antes que las clorofilas la ausencia de este micro en el medio, provocando que los efectos protectores antioxidantes de estas queden limitados, y en consecuencia aumenta la debilidad de la planta respecto al medio de cultivo.

4-Ficobilinas

     Por último, este es un pigmento que aparece en algunas publicaciones sobre plantas, pero que no encontraremos en ellas. Siempre debemos de asociarlos en nuestro caso a las algas rojas (rodophytas). 

     Son básicamente 2, las Ficocianinas y las ficoeritrinas, las primeras presentan un color morado-azulado, y las segundas rojo-rosado. Estos pigmentos son secundarios en las redes de captación de luz y sustituyen en las algas las redes de clorofila b de las plantas verdes.  En su composición, al igual que en la clorofila encontramos Nitrógeno (N).

     La gráfica anexa marca los espectros de absorbancia de luz de los dos pigmentos, las Ficoeritrinas tienen un pico entre los 540-570nm, reflejando el color rojo. Las Ficocianinas en cambio tienen un pico de absorbancia 610-620nm, reflejando los colores azules.  Si cruzamos estas líneas, con las líneas de absorbancia de los demás pigmentos veremos que las algas rojas son unas potenciales consumidoras de todo tipo de luz, esto, unido a que es un pigmento con un rendimiento muy alto, hace que en el momento que aparezcan sean difíciles de eliminar.

   Como final queda un comentario. Muchas veces, en acuariofilia buscamos “el más rojo todavía”, “el más brillante todavía”, nos volvemos locos con las pantallas de luz, watios, lúmenes, PAR, RA, temperatura de color y un montón de cosas. La búsqueda de luces que a nuestros ojos nos den sensación de color rojo y verde intenso es cada vez más común y estético, pero eso no significa que sean mejores, ni estén en el rango adecuado para nuestras plantas, que como hemos visto difiere entre plantas rojas y plantas verdes. Las plantas son muy foto-adaptables, mucho, es decir, aumentaran y disminuirán el número, tipo y posición de los pigmentos hasta donde puedan, para adaptarse a la luz y al medio en el que viven, pero si nos empeñamos en mezclar plantas con formas de vida, ecología y biotipo muy diferentes siempre habrá alguna que no “tirará” bien.