Por creencia popular, pensamos que el oxígeno que respiramos viene de las plantas. ¿Pero de dónde viene realmente? Se sabe que durante la respiración, los animales, incluido el hombre, toman oxígeno del medio ambiente y liberan dióxido de carbono.
También sabemos que las plantas absorben dióxido de carbono de la atmósfera y durante la fotosíntesis capturan carbono y liberan oxígeno. Por tanto, parece razonable concluir que el oxígeno que respiramos es producido por las plantas.
Tanto es así que un estudio de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología sobre la percepción pública de la ciencia, al evaluar la cultura científica de la sociedad, dio la siguiente respuesta verdadera o falsa: El oxígeno que respiramos proviene de las plantas. La mayoría responde que esta afirmación es cierta y que el cuerpo considera normal esta reacción.
Pero, de hecho, si contamos todo el oxígeno que respiramos, la proporción que producen las plantas es insignificante. La mayoría tiene orígenes diferentes.
Los árboles no son muy productivos
Las plantas, como todos sabemos, son organismos fotosintéticos que producen oxígeno a cambio de carbono retenido siempre que haya luz solar y sus estomas estén abiertos. Los estomas son válvulas microscópicas en las hojas que permiten el intercambio de gases entre la planta y la atmósfera.
Entre las plantas, los árboles son los más apreciados, quizás porque se piensa que cuanto más grande es el árbol, más productivo es. Sin embargo, los árboles no son tan efectivos como pensamos.
En las plantas existe una relación entre la superficie fotosintética y la biomasa: cuanto mayor es la relación, mayor es la eficiencia de la producción de oxígeno.
Los árboles son muy buenos para almacenar carbono: capturan carbono de la atmósfera y lo almacenan en sus tejidos durante décadas o incluso siglos; mientras que los pastos de vida corta liberan rápidamente este carbono al suelo.
Además, la madera tarda mucho en descomponerse: incluso un árbol muerto retiene carbono en sus tejidos durante mucho tiempo. Pero cuando se trata de producción de oxígeno, hay muchas otras plantas que son superiores.
La mayor parte de la masa de un árbol se compone de raíces, troncos, ramas y corteza, partes del árbol que no contienen clorofila y, por lo tanto, no realizan la fotosíntesis. Además, muchos de estos tejidos viven y respiran consumiendo oxígeno.
Hierbas vs. árboles
La fotosíntesis se limita a las hojas y otros tejidos respiratorios, y el equilibrio final de producción de oxígeno es bajo. En comparación, cuando se trata de la fotosíntesis, las plantas herbáceas con tallos verdes también realizan la fotosíntesis de manera mucho más eficiente.
Por supuesto, una hierba produce menos oxígeno que un árbol, pero si lo comparamos desde el punto de vista del equilibrio de biomasa, cien toneladas de plantas herbáceas producen más oxígeno que cien toneladas de árboles.
De hecho, si se mira el bosque en su conjunto, un paisaje formado principalmente por árboles, arbustos y plantas herbáceas también contiene algunos animales y microorganismos que viven dentro y en el suelo. Todos los organismos que respiran inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono; y por la noche el bosque todavía respira pero no realiza la fotosíntesis.
En resumen, no importa cuánta fotosíntesis realicen las plantas de un bosque, la cantidad neta de oxígeno que todo el ecosistema suministra a la atmósfera suele ser aproximadamente cero. Por lo tanto se suele concluir que el balance es neutral.
Cuanto más pequeño es el cuerpo, mayor es la productividad
Hay otros organismos que son incluso más productivos que las plantas, se trata de las algas. Incluso las plantas herbáceas más pequeñas tienen partes que no participan en la fotosíntesis, como los haces vasculares y las raíces. Esos órganos no producen oxígeno pero la planta sí lo consume durante la respiración.
Cabe destacar que, en algunos grupos de algas, especialmente las filamentosas o unicelulares, todas las células que componen el organismo son capaces de realizar la fotosíntesis.
Cuando todo el organismo realiza la fotosíntesis, la eficiencia de la producción de oxígeno aumenta significativamente. Todos los tallos y raíces reciben luz, y cada célula de ellos produce oxígeno. Esto significa que si cien toneladas de plantas herbáceas producen más oxígeno que cien toneladas de árboles, cien toneladas de algas producen aún más oxígeno.
A diferencia de los ecosistemas terrestres, donde la producción neta de oxígeno es relativamente baja y mantiene un equilibrio neutro, en los ecosistemas acuáticos el equilibrio neto es positivo. De hecho, hasta el 85% del oxígeno liberado a la atmósfera cada año es producido por microorganismos fotosintéticos en el agua.
También existen diferencias en la efectividad entre ellos. Pasando a la estructura celular, los eucariotas tienen una célula con núcleo y orgánulos, uno de los cuales es el cloroplasto. Aunque los cloroplastos realizan la fotosíntesis, el resto de la célula continúa metabolizándose y respirando. Sin embargo, un organismo procariótico como las cianobacterias es en sí mismo un cloroplasto vivo. Dedica la mayor parte de su metabolismo a la fotosíntesis.
En este sentido, las cianobacterias del género Prochromococcus son los organismos fotosintéticos más pequeños conocidos, caracterizados por tener la fotosíntesis más eficiente, además de tener el mayor número conocido de organismos vivos. Su población global se estima en tres billones de millones de individuos (un tres seguido de 27 ceros) Contienen la mitad de toda la clorofila del planeta, y solo Prochromococcus marinus proporciona el 20% del oxígeno residual que se libera a la atmósfera a través de cada año.
El oxígeno que respiramos fue generado en la prehistoria
Llegados a este punto, podríamos pensar que, en mucha mayor medida que las plantas, las algas y las cianobacterias (con Prochromococcus marinus a la cabeza), serían estos los organismos que producirían el oxígeno que respiramos. Volveremos a cometer un gran error.
Estos organismos marinos son los que producen la mayor cantidad de oxígeno pero hay un límite que no se puede superar y tiene que ver con la fotosíntesis. Esta reacción química libera una molécula de oxígeno por cada molécula de dióxido de carbono absorbida. Es un equilibrio inquebrantable.
Dado que la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es inferior al 0,05%, si todas las algas y cianobacterias del mundo absorbieran inmediatamente todo el carbono de la atmósfera y liberaran una cantidad equivalente de oxígeno, esta contribución sería muy pequeña. Es un número poco relevante, porque la concentración de oxígeno en la atmósfera es aproximadamente del 21%.
Estas concentraciones tan enormes de oxígeno atmosférico no fueron creadas ayer. El oxígeno que respiramos hoy es un legado que nos dejaron los microorganismos fotosintéticos prehistóricos. Hace unos 2.800 millones de años, los microorganismos iniciaron la fotosíntesis. El progreso evolutivo ha sido tan exitoso que se han diversificado significativamente.
Inicialmente, todo este oxígeno comenzó a disolverse en el océano, atrapado por las rocas en forma de óxidos y almacenado como ozono.
Pero hace unos 850 millones de años, estos sumideros se saturaron y los gases comenzaron a liberarse a la atmósfera. A lo largo de cientos de millones de años, la concentración de oxígeno en el aire aumentó hasta alcanzar cierto equilibrio durante el período Cámbrico, hace unos 540 millones de años.
Desde entonces, los niveles de oxígeno en el aire se han mantenido relativamente estables, aunque ha habido fluctuaciones. El 21% del oxígeno que tenemos hoy es, en gran medida, resultado de la producción en masa que tuvo lugar hace entre 540 y 850 millones de años.
Por tanto, no, no respiramos el oxígeno que hoy nos proporcionan las plantas, las algas o las cianobacterias, sino el oxígeno que estos viejos microorganismos desprendieron en los inicios de los tiempos.
Por Álvaro Bayón, biólogo.
Ecoportal.net
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