Luz y luminosidad

La fuente principal de luz, es el Sol, del cual recibimos, una iluminación grande, imposible de generar artificialmente. La RS fue un factor primario, para el origen y evolución de la vida, y para la ecología, del planeta; lo mantiene, con temperatura aceptable, evapora, el H₂O inicia, la fotosíntesis, que es la puerta de entrada, de la energía, en el ciclo biológico, además proporciona iluminación durante medio día; sin la luz del Sol no habría vida sobre la Tierra (^{Cetto, 1987}). En el caso, de que las plantas, se encuentran, bien regadas, en un ambiente, de atmósfera, relativamente húmeda, la abertura estomática, se ajusta estrictamente, a la intensidad luminosa PAR, que se encuentra entre 400-700 nm, equivalente, a la densidad, de flujo de fotones fotosintéticos, donde, las estomas se abren en el día y se cierran por la noche. Hay dos sistemas, que participan en la percepción de la luz. En el primero, el PAR, induce la abertura estomática, siendo absorbido por los pigmentos clorofílicos de los cloroplastos, en las células oclusivas y que actúan, probablemente, a través de la provisión de energía en forma de ATP y solutos orgánicos, como el enzima malato (C4H6O5).

Este sistema, es importante, cuando los niveles de luz (Figura 2), son relativamente elevados, al mediodía y podría ser esencial para una abertura estomática amplia. En el segundo, se presenta un sistema dependiente de la luz azul, cuya absorción, se lleva a cabo, en los cloroplastos (pigmentos xantofílico, zeaxantina) probablemente (^{Azcón-Bieto y Talon, 2008}). En este modelo, es la luz azul la que activa la abertura estomática, promoviendo el bombeo de protones y la hidrólisis de almidón para producir malato por un parte y por otra, el fotosistema de la luz azul, es sensible a su intensidad, pero se satura a densidad de flujo menor, que el sistema PAR y no induce, la abertura estomática amplia. Al amanecer, se desencadena una abertura rápida, de las estomas, cuando la luz comprende longitudes de onda azules y en destellos solares breves. Por ejemplo, en especies de la orquídea tropical (Paphiopedilum sp.), de hábitat sombrío, sus células oclusivas, poseen plastos incoloros, en vez de cloroplastos y su respuesta a la luz es mediada, por el fotosistema de la luz azul, con fotosíntesis limitada, por la disponibilidad de luz bajo sombra y sin CO₂. Por tanto, una abertura estomática amplia por el sistema PAR no sería necesaria, para obtener CO₂ (Azcón-Bieto y Talon, 2008).

La luz solar es fuente principal de energía para la biosfera, lugar donde vivimos en un sistema cerrado, en equilibrio dinámico constante según la termodinámica. Útil para la geología y biología del planeta que cobija la vida (Figura 3). El Sol es un astro, que irradia un espectro radiativo electromagnético que llega a la Tierra es de aproximadamente 40-51 % como radiación luminosa, llamada luz. Comparando la intensidad del Sol, con otra artificial, por ejemplo, un día de Sol al aire libre genera 2 000 µmol de fotones de luz por metro cuadrado por segundo (2 000 µmol m^-2s^-1; en potencia unos 1 000 W m^-2) (^{Azcón-Bieto y Talón, 2008}; ^{Resnick et al., 2009}).

Figura 2 La radiación fotosintéticamente activa (PAR) está entre los 2 000 a 50 000 Å. (Fuente: modificado de Escaso et al., 2010; PROAIN, 2020ª). 

Influencia de la radiación ultravioleta-B en el ADN de las plantas

Después de varios intentos, el 10 de octubre de 1946, cuando el cohete alcanzó una altura de 173 kilómetros, fue posible observar el primer espectro ultravioleta (UV) del Sol, en el rango de 210-300 nm (^{Vázquez y Hanslmeier, 2006}). Según, datos históricos, C.G. Abbot y sus colegas en 1922 demostraron que la radiación del Sol, varía y que esta es más pronunciada en el extremo violeta del espectro; variación, debido al cambio, de temperatura, variable transmisión (emisividad), por la envoltura solar exterior, efecto directo, sobre el UV. Por su parte, G.M.B. Dobson en 1923 en Inglaterra utilizó un método fotográfico, para medir la RS ultravioleta, transmitida por películas de plata (Ag) durante 34 días en 1922, donde, encontró variaciones de hasta el 500 % y un rango diario estándar del 30 % fuera de la atmósfera (^{Pettit, 1927}; ^{Pettit, 1932}). La radiación UV, es aquella radiación, cuya longitud de onda, oscila entre 100-400 nm, posee una insuficiente acción térmica y fotosintética. La fracción, de menor longitud de onda es la UV-B de (280-320 nm), mientras que la fracción radiativa UV-A es de (320-400 nm). En algunos casos dentro del UV-B se incluye la UV-C con (100-280 nm) con poder germicida. En niveles altitudinales elevados, es mayor la proporción de UV-B, lo que induce, un menor crecimiento de los entrenudos, de las plantas (^{Benavides, 2010}; ^{PROAIN, 2020}b).

La luz, regula el crecimiento y desarrollo de las plantas, sin embargo, el incremento de la radiación ultravioleta-B, por la acción antropogénica, impacta de forma negativa, la cual, se refleja, en la disminución de la fotosíntesis y producción de la biomasa; también, está radiación, podría causar daño, en distintas biomoléculas como el ADN (^{Carrasco-Ríos, 2009}). El ADN es sensitivo, a la radiación UV-B, debido a que los fotones UV promueven transiciones π-π* en las bases nitrogenadas, que forman los nucleótidos alterando los enlaces químicos. La fototransformación, producida en el ADN, afecta a las bases timina adyacentes, dando como resultado, estructuras cíclicas llamados, dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD) (Carrasco, 2009).

^{Andrade et al. (1998}a), estudió, la variación de la intensidad, de la radiación UV-B de 290-320 nm, que llega, a la superficie terrestre, de alturas y de costa. Aplicó, en cuatro localidades situadas a 5 200 m n.s.m. y en la costa. Se encontró, una variación de aproximadamente 4.8 % por cada 300 m, medida, desde el nivel del mar; dato validado, con otras mediciones. Factores, de radiaciones, por una parte y por otra, la presencia de gases, como en este caso, donde se analizó la influencia del CO₂ en el clima de la Tierra, el efecto invernadero y el rol que jugó en el clima, en el pasado, así como las consecuencias de un posible incremento de la concentración del mismo traería en el futuro (^{Andrade et al., 1998}b), muestran su relevancia y necesidad, de monitorear para la producción de plantas y otros fines.

Descubrimiento de la fotosíntesis

En la naturaleza, se encuentran organismos, que obtienen energía, para la síntesis primaria, de hidratos de carbono (Cn(H2O)m), mediante reacciones químicas, organismos autótrofos quimiosintéticos, la luz del Sol, organismos autótrofos fotosintéticos (plantas). Mientras el H₂O y los minerales los obtienen del suelo, las plantas obtienen la energía a partir de la luz solar por la fotosíntesis, proceso biológico de fotoabsorción y fotoasimilación, que sintetiza lo hidratos de carbono a partir de CO₂ y H₂O (^{Escaso et al., 2010}). La fotosíntesis, deriva del griego photo (luz) y syn-thesis (formar compuestos), este proceso, usa luz y CO₂. El término, fotosíntesis, significa, literalmente síntesis usando luz. Capacidad, de las plantas de transformar, la energía lumínica en energía química, según: 6CO₂ + 12H₂O  C₆H₁₂O₆ +6O₂ + 6H₂O (^{Quiroz, 2022}). La fotosíntesis, inicia con la provisión de H₂O a través de las raíces y la fotolisis del H₂O, donde se rompe, la molécula, por acción de la luz y libera: O₂ + H₂ + e⁻ e⁻ (^{Taiz et al., 2017}; Quiroz, 2022). La producción de alimento y de O₂, por las plantas, son parte del mismo proceso, porque los alimentos están constituidos por sustancias complejas y a base de sustancias simples del suelo, H₂O y aire. La luz del Sol, es esencial para la producción de O₂ y la síntesis de los alimentos; la fotosíntesis, fue descubierto por Ingenhousz (^{Asimov, 1985}). El sacerdote suizo Jean Senebier, realizó experimentos, que le condujeron en 1782 a aceptar, la tesis de Ingenhousz, de que la luz, era esencial, para la producción de O₂ y a sostener complementariamente, que se necesitaba CO₂; el O₂ no se producía si la planta era privada de todo contacto, con el CO₂ disponible como gas en el aire o disuelto como (bicarbonato) en el H₂O (Asimov, 1985).

La fotosíntesis y su relación con la vida

En este contexto, la biofísica, es una disciplina, que comprende a la física y biología, con el fin de aplicar modelos y principios físicos, para entender fenómenos complejos, en los sistemas biológicos; abarcando lo macroscópico de los ecosistemas, tejidos, células y los niveles nanoscópicos y atómicos, por tanto, la biofísica, descubre, los secretos de la vida (Figura 3); diversificada y mantenida en el ser vivo como es la célula; constituida, por membranas citoplasmática y nuclear, y moléculas, la célula, contiene la herencia genética en el ADN, la conciencia en las redes neuronales y la respuesta a la existencia humana (^{Espinoza, 2017}). La mecánica cuántica, describe, el comportamiento de la materia y la luz a escala atómica. Asimismo, surge, como ciencia la biología cuántica; esta extrapolación de la física a nivel cuántico tiene su primer voto, en el fenómeno de la fotosíntesis (^{Espinoza, 2017}). Por tanto, la fotosíntesis inicia con un proceso mecánico cuántico, de absorción de la radiación electromagnética, por parte de las hojas de las plantas; desde, hace millones de años de evolución las plantas aprovechan esta radiación en algunas longitudes de onda, para realizar procesos químicos y la generación de moléculas y orgánulos complejos; conlleva, además, otros fenómenos mecánico cuánticos, entre los cuales se tienen el efecto túnel y el entrelazamiento cuántico (^{Holman, 1999}; ^{Espinoza, 2017}). Este fenómeno, considera, que partículas entrelazadas cuánticamente, no son partículas individuales, sino son un sistema, que se comunican a velocidades mayores a la luz y comparten información, de modo, que, dos partículas entrelazadas cuánticamente, saben lo que ocurre entre ellas; considerando, que este fenómeno, está presente en el proceso de la fotosíntesis (Espinoza, 2017).

Figura 3 El origen de la vida (Fuente: Asimov, 1985; Rivera et al., 2015). 

La vida, en la Tierra, depende de la energía del Sol. La fotosíntesis, es el principal proceso biológicamente relevante, que aprovecha esa energía. Una fracción, de los recursos energéticos, del planeta provienen de la actividad fotosintética (combustibles fósiles). Los organismos fotosintéticos utilizan la energía solar para sintetizar compuestos complejos de carbono (C). Específicamente, la energía de la luz, que induce, la síntesis de carbohidratos y la liberación de O₂, CO₂ y el H₂O. La energía almacenada en estas moléculas, se usa, para promover, procesos celulares en la planta y servir, como fuente de energía para todas las formas de vida (Figura 3). Es fundamental, analizar el rol de la luz, en la fotosíntesis, la estructura, del aparato fotosintético y los procesos, que comienzan con la excitación de la clorofila, por la luz y finaliza, con la síntesis de adenosín trifosfato (ATP) y nicotiamida- adenina dinucleotido fosfato (NADPH) (^{Taiz et al., 2017}; ^{Gonzales, 2022}).

Rol del oxígeno

Un determinado cultivo, para producir, más y mejores cosechas, requiere, energía y para obtener, esta energía, las plantas deben realizan dos procesos fisiológicos, siendo estos, la fotosíntesis y la respiración (^{Esquivel, 2022}). En este contexto, la oxidación, en el cuerpo (respiración), ocurre con lentitud, al igual que la producción de energía. Sin embargo, origina, calor en los animales y en algunos seres, como también una luz débil. La energía, producida en la oxidación, es almacenada, por el cuerpo y facilita todos los procesos consumidores de energía, por ejemplo, el movimiento, que asociamos con la vida (Figura 3); resumido tenemos en la siguiente Ecuación 1:

La respiración, es el proceso fisiológico, mediante el cual las plantas, transforman la molécula de glucosa sintetizada en la fotosíntesis, en CO₂, H₂O y ATP. La respiración, es una forma para las plantas de proveerse, de energía, para desarrollar, sus procesos vitales, como crecimiento, desarrollo para producir más y mejores cosechas (^{Esquivel, 2022}). El físico holandés Jan Ingenhousz en 1779, realizó, varios experimentos, sobre la función restauradora de las plantas, en la que descubrió que las plantas, sólo producían O₂ en presencia de la luz del Sol y nunca de noche (^{Asimov, 1985}). En 1804 otro erudito suizo Nicolás Theodore de Saussure, repitió todo el experimento de Van Helmont, observando al CO₂, en vez del suelo; allá midió el CO₂ que consumía la planta y el aumento de peso del tejido vegetal; sin embargo,este aumento de peso, era considerablemente mayor que el CO₂ consumido y Saussure, indico que el único productor posible, de la diferencia de peso, era el H₂O (Asimov, 1985).

Proceso de la fotosíntesis

A partir, del C, H₂ y O₂, después de haber descrito, la respiración y ahora la fotosíntesis; empezamos con el CO₂ y H₂O, y concluimos, con el tejido vegetal (célula vegetal moderna) (Figura 3) y O₂; donde, el tejido vegetal imperioso, es denominado alimento; conociendo, que la luz del Sol, es esencial y ésta en forma, de energía, que, añadido como energía, tenemos la Ecuación 2:

La fotosíntesis, es un proceso complejo, en la que ocurren, varias reacciones bioquímicas, que requieren 2879 kJ mol⁻¹, cuya reacción se muestra en la siguiente Ecuación 3:

El termino hv, representa, a la energía luminosa trasformada en ATP y NADPH (^{Azcón-Bieto y Talón, 2008}). Según, ^{Esquivel (2022}), la fotosíntesis es el proceso fisiológico, mediante, el cual las plantas transforman, la energía solar o luminosa, llamada fotón, en energía química llamada glucosa; y tiene dos fases (Figura 4):

Figura 4 Fases de la fotosíntesis (Esquivel, 2022). 

a) Fase fotoquímica (Fase luminosa)

En esta fase según la Figura 4, las plantas utilizan la energía luminosa (fotón), cuya energía es captada por la clorofila, por lo cual, las plantas deben contar con elementos nutricionales disponibles, para que sinteticen cantidades relevantes de clorofila y, por consiguiente, capturar la mayor cantidad de energía luminosa (^{Barbante, 2019}; ^{Esquivel, 2022}; ^{Quiroz, 2022}). Las plantas captan energía luminosa, por medio de los dos fotosistemas. En el fotosistema (FSII), las plantas captan, la energía luminosa mediante la clorofila, a través del pigmento P680, denominado, así porque, la clorofila absorbe longitudes de onda inferiores o iguales 680 nm; esta energía luminosa, será utilizada para romper la molécula de H₂O en dos moléculas de H⁺, dos electrones y una molécula de oxígeno, según: H₂O --> 2H⁺ + 2e + 1/2 O₂.

La molécula de O₂, es liberada a la atmosfera, y los H₂ son utilizados en el fotosistema (FSI); los dos electrones libres, se combinan, con el lípido, llamado plastoquinona (C55H80O2) y luego, estos entregan a la cadena, de electrones, de la proteína, de nombre citocromo, en la que se forma la energía química ATP. Simultáneamente, dentro el FSI, la luz es absorbida por dos moléculas de clorofila a P700. En forma independiente al FSII, que libera dos electrones aceptados por la ferredoxina (proteína soluble que contienen grupos de Fe y S con bajos potenciales redox), de donde son enviados para reducir NADP a NADPH, los otros dos electrones, transportanelectrones para la fosforilación del adenosín difosfato (ADP) más fosfato inorgánico (Pi), para formar ATP, ambas energías son fuente de energía durante el ciclo de Calvin y Benson (Figura 5), que, forma la glucosa. Cuyos sistemas, absorben, energía luminosa libre. También, denominada, fase oscura (^{Franco y Castillo, 2013}; ^{Esquivel, 2022}).

b) Fase biosintetica (Fase oscura)

Comienza con la captura del CO₂ de la atmósfera, por la ribulosa (1.5 difosfato) y la enzima ribulosa-1.5- bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO), y origina un compuesto de C₆, que se descompone en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (PGA). Son moléculas, formadas por C₃, donde las plantas que se rigen, en esta vía metabólica llamada C3 (bacterias y algas). Varias especies vegetales tropicales de ecosistemas desérticos, cambian el ciclo en la que, el primer producto fotosintético, es de cuatro moléculas (un ácido dicarboxílico) de C y no de tres moléculas; siendo, un método alternativo, llamado vía de C4 (ruta de Hatch-Slack), al igual, que en plantas similares. Posteriormente, se produce la reducción del CO₂ fijado, a través del consumo de ATP y NADPH, obtenidos, en la fase luminosa; el ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído 3-fosfato (PGAL), que, continua, en varias rutas. La primera vía, regenera la ribulosa 1-5- difosfato. También, se dan otras rutas posibles, como la biosíntesis de los aminoácidos, ácidos grasos, glucosa, fructosa y almidón. La regeneración, de la ribulosa-1.5- difosfato, ocurre a partir del gliceraldehído 3-fosfato, a través de un proceso, en la, que, se forman compuestos de C₄, C₅ y C₇, parecidos, al ciclo de las pentosas fosfato, en dirección inversa, en el ciclo de Calvin, por cada molécula de CO₂, que, se incluye, requiere dos de NADPH y tres de ATP. Las plantas C4, en relación con la C3, tienen una tasa fotosintética elevada, en lugares, de altas temperaturas e intensa luz, además, no requieren, que sus estomas estén abiertas constantemente, lo cual optimiza el consumo de H₂O (^{ARDEEA, 2019}; ^{Esquivel, 2022}; ^{Quiroz, 2022}).

En el ciclo de Calvin según la Figura 5, se transforman, moléculas inorgánicas de CO₂, en moléculas orgánicas sencillas como el PGA, PGAL, las cuales dan origen al resto de los compuestos bioquímicos que conforman las plantas, como los aminoácidos, ácidos grasos, glucosa, fructosa y almidón. Las plantas demandan, más energía, en forma de ATP, para crecer, formar raíces, florecer y fructificar y, por tanto, esta energía obtienen mediante la respiración (^{Esquivel, 2022}; ^{Quiroz, 2022}).

La respiración, consiste en el proceso fisiológico, mediante el cual las plantas, transforman, la molécula de glucosa sintetizada, en la fotosíntesis, en CO₂, H₂O y ATP. Las plantas a través de la respiración se proveen de energía, para el desarrollo, de sus procesos vitales, como el crecimiento, producir e incrementar las cosechas (^{Esquivel, 2022}; ^{Quiroz, 2022}).

Las fases, de la respiración son: a) glucolisis o glicolisis b) ciclo de Krebs c) transporte de electrones. La glucólisis o glicólisis, es la primera etapa, de la respiración, que, consta de complejas reacciones, que se realizan en el citosol de la célula, la glucosa, se descompone en dos moléculas de ácido pirúvico, con la finalidad, de proveerse de energía, para la célula. Comprende nueve etapas enzimáticas secuenciales, que, transforman la glucosa, en dos moléculas de piruvato, la cual sigue otras vías metabólicas y de esa manera, continuar, entregando energía a la planta. Estas etapas son: 1) fosforilación de la glucosa; 2) isomerización de la fructosa; 3) fosforilación de la fructosa; 4) ruptura de la fructosa; 5) oxidación y formación de enlace fosfato de alta energía; 6) generación de ATP; 7) y 8) reordenamiento molecular; y 9) generación de ATP (^{Paniagua et al., 2007}; ^{Esquivel, 2022}).

Figura 5 Reacciones luminosas de carboxilación de la fotosíntesis, en cloroplastos, de las plantas terrestres. En las membranas, de los tilacoides, la excitación, de la clorofila, en el sistema de transporte, de electrones PSII+PSI por la luz, induce, la formación de ATP y NADPH. En el estroma, el ATP y la NADPH, son consumidos, por el ciclo de Calvin-Benson, en una serie, de reacciones catalizadas, por enzimas, que reducen, el CO₂ atmosférico a carbohidratos, como las triosas fosfato. Fuente: modificado de Taiz et al. (2017). 

La radiación solar en los casos de Europa (Holanda, España) y América (México)

Tabla 1 Radiación solar acumulada. 

Fuente: Según Castellanos en el 2009 (INTAGRI, 2022).

El manejo de la RS, depende de la cantidad y calidad que se presenta en la zona de producción, según se detalla en la Tabla 1 y Figura 6, por Castellanos en el 2009, se muestra, la media diaria de la RS acumulada, en Holanda, España y México; así, como, una clasificación de la radiación, en base a las necesidades, de los cultivos hortícolas en invernadero. En el caso, de México, se presenta mejores condiciones, en cuanto a RS, para un desarrollo óptimo de las plantas, por tanto, no requiere prácticas complementarias que coadyuven a incrementar la cantidad de luz. Para el caso, de España (Almería), la RS acumulada es variable, recomendando que el manejo de la radiación debe estar condicionado a la época del año, de manera específica. En el caso, de Holanda, éste presenta, una radiación baja, que limita, el desarrollo de los cultivos, en un período amplio del año, por lo cual, se debe promover estrategias, que permitan incrementar, la calidad y cantidad de luz al interior del invernadero, evitando que éste sea un factor limitante de la producción (INTAGRI, 2022).

Figura 6 Radiación solar acumulada (media diaria), en el exterior del invernadero en Holanda, España (Almeria) y México (Chapala, Jalisco) según Castellanos (2009) (INTAGRI, 2022). 

Requerimientos de la radiación solar en cultivos hortícolas

La radiación es una fuente fundamental de energía, que está relacionado con todos los procesos fisiológicos de las plantas; la RS puede medirse según las unidades de la Tabla 2, integrando tiempo. Por ejemplo, una radicación global de 1 vatio por metro cuadrado (W m^-2), durante un segundo, es igual a 1 Joule por metro cuadrado por segundo (J m^-2s^-1); entonces, en 1 hora, tendríamos 3 600 J m^-2s^-1. Otro ejemplo, si en una hora tenemos, una radiación global media de 400 W m^-2, éste equivale a 400 J m^-2s^-1y también a 1 440 000 J m^-2s^-1. Asimismo, un millón de Joules, equivalen, a 1 Mega joule (MJ), entonces equivale a 1.44 MJ m^-2s^-1. Si esa, fuera la radiación media, durante 12 horas del día, entonces la radiación acumulada en todo el día, sería de 17.28 MJ m^-2s^-1. Entonces, la PAR (45-50 %) para fines prácticos, se usa, más comúnmente, la mitad. En la Tabla 3 se muestran, los requerimientos de radiación, en tres cultivos hortícolas, bajo invernadero (^{Pérez y Gregorio, 2002}; INTAGRI, 2022).

Tabla 2 Equivalencias de unidades de Radiación Global, PAR y la Luz visible. 

Fuente: Según Lorenzo en 2006 (Pérez y Gregorio, 2002; Benavides, 2010; INTAGRI, 2022).

Tabla 3 Requerimiento mínimo de radiación por día para evitar pérdidas de rendimiento. 

Fuente: Según Pilar Lorenzo del IFAPA (Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria) de España (Pérez y Gregorio, 2002; Bargel y Neinhuis, 2005; Escobar y Lee, 2009; INTANGRI, 2022).

En la actualidad, existen diversos diseños de invernaderos, respecto a la RS, con cubiertas de plástico, mallas-sombra y pantallas de telas, la cual regula la calidad y cantidad de energía luminosa, en los invernaderos; preferentemente, deben ser transparentes a las radiaciones luminosas, para dar paso a la luz visible; éstos materiales reflejan una fracción de la luz, que va de 20-30 %, por lo general. Sin embargo, es necesario, evitar sombras en lo posible. Hay materiales que generan luz difusa, no emiten sombras y llegan a todo el ambiente. La cantidad de luz, disponible al interior de los invernaderos, depende, fundamentalmente, de su orientación y diseño de la estructura; pero, principalmente, del ángulo de la cubierta, con respecto al Sol; se recomienda, que los materiales de la cubierta, de los invernaderos, transmitan la luz solar incidente de 85-90 % (^{SH, 2017}; INTAGRI, 2022). Por otra parte, los desórdenes fisiológicos (enfermedades abióticas), son un conjunto, de anomalías, de las plantas, causadas por condiciones climáticas adversas, de baja o alta RS junto a otros factores. En el tomate, asociados a la RS, son las grietas en frutos, maduración manchada (payaseado), hoja enrollada, frutos huecos y golpe de Sol (INTAGRI, 2022).

Según ^{Torres (2017}), la luminosidad, en el cultivo de tomate, coadyuva, al crecimiento vegetativo, de la planta, que requiere 6 horas (h) diarias de luz directa, para florecer, menor a este, pueden incidir en la fecundación. En Arica, por ejemplo, en zonas de alto polvo en suspensión, durante períodos de recambio de cultivo, se lavan las cubiertas de los invernaderos, con el objetivo, de mejorar la producción y evitar un posterior exceso de crecimiento vegetativo. Otros casos, indican que el fotoperiodo, no es un factor crítico, en relación a la intensidad de radiación, que sí, es muy alta, podrían producir golpes de Sol, partiduras y coloración irregular. El día largo, no incide en la floración del tomate (es de día neutro); requiere un nivel de luminosidad mínimo, durante el primer racimo floral; pero, en ambientes de baja luminosidad, reducen, su número de flores. Para ^{Jasso et al. (2012}), valores reducidos de luminosidad, pueden afectar los procesos de floración y fecundación, y consiguientemente el desarrollo vegetativo, pero, en el ciclo vegetativo, resulta fundamental, la interrelación, entre, la temperatura diurna, nocturna y la luminosidad. Pero, es insensible, al fotoperiodo entre 8-16 h, requiere iluminación, caso contrario reduce la fotosíntesis neta e implican, competencia por productos asimilados, incidiendo, en el desarrollo y producción. Para la floración y cuajado, demanda valores, de radiación total diaria alrededor de 0.85 MJ m^-2, como umbral mínimo, preferentemente, mayor iluminación en menor tiempo, que iluminaciones bajas durante un mayor tiempo. En el caso de Bolivia, en el altiplano, como referencia, la producción de hortalizas bajo invernadero, se viene implementado, desde 1980, actualmente existe una cantidad importante de productores y otros que no cuentan, quienes, son los que muestran un interés relevante, de contar con este tipo de infraestructura agroproductiva (^{Pérez, 2020}).

Biomasa

Una planta, es una estructura, que soporta órganos especializados; compuesta de madera, con órganos especializados, como las hojas, que realizan la fotosíntesis y las raíces que absorben H₂O y nutrientes transportados por la savia. Los frutos facilitan la reproducción sexual. La energía de las plantas se almacena en las raíces, tubérculos, savia y frutas. Las partes, de la planta, también representan, una acumulación de energía, en la que el tejido vegetal está compuesto de 50-95 % de H₂O. Las hojas contienen proteínas y minerales. Cuando, existe un buen manejo, se devuelven las hojas al suelo, como mantillo y fertilizante. Las hojas, pueden transformarse en biogás de CH₄ y CO₂ por digestión anaerobia, generando, residuos de lodo (abono orgánico), con capacidad de retención de minerales, consumidos por la planta. La madera, contiene minerales, como las cenizas en 1 % de la masa seca. La madera está compuesta por celulosa (50 %), hemicelulosa (30 %) y lignina (20 %). La celulosa polihexosa, hemicelulosa, y polipentosa, son carbohidratos. La lignina, contiene fenol resistente a microorganismos (^{Vieira y Ordoñez, 2021}). Asimismo, se ha reportado, que, en plantas, que, crecen con baja iluminación, existe mayor asimilación de CO₂ por unidad de biomasa foliar, las que se reducen, cuando se considera el área foliar (^{Fernández y Tapias, 2004}).

Referencias del cambio climático en Sudamérica y Bolivia

Para América Latina, se pronostica un aumento del nivel del mar, en 3.6 mm anuales, en relación al promedio global de 3.3 mm, que afectaría al 27 % de la población costera. Previsto, además, una sequía que provocaría una escases de alimentos. Impacto negativo, relacionado, con la pobreza del área rural. Se estima que al año 2025, la capacidad de reducir, la pobreza rural, será debilitada, por efectos del cambio climático. Este continente, posee el 31 % de reserva de H₂O dulce del mundo. Una importante cantidad de países, hoy experimentan, un permanente estrés hídrico. En el 2019, Chile y México han consumido el 60 % de sus reservas de H₂O, por su parte, Perú y Venezuela el 40 %, y Bolivia y Argentina el 20 %. Actualmente, 40 millones de personas carecen de acceso al H₂O potable, siendo un reto a corto plazo (^{Sahd et al., 2022}). Sin embargo, las mediciones climatológicas de la RS, se pueden usar, para estimar, las eficiencias de la fotosíntesis y el crecimiento de los cultivos (^{Szeicz, 2015}) de campos agrícolas y praderas. Un exceso de CO₂, en la atmosfera, se debe, posiblemente al cambio climático, sin embargo, este sustrato determina la tasa de la fotosíntesis (Azcón- Bieto y Talón, 2008).

Bolivia, se halla entre los 9 y 23ºS de latitud y 70 y 57ºO de longitud. La altitud, condiciona la modelación, a través del uso de PRECIS (Prodiding Regional Climates for impactos Studies) del Hadley Centre de Reino Unido aplicado en Bolivia, respecto a la validación de datos climáticos de temperatura (media, máxima, mínima), precipitación pluvial, afirman, que, inciden las diferencias entre el llano y las alturas, las nubes y precipitación de las zonas de los valles y la andina; su clima es influido, por su ubicación geográfica, orografía y geomorfología (^{Andrade y Blacutt, 2010}). Según ^{Andrade 2008}), el planeta ha incrementado, su temperatura media, en los últimos 30 años. Por su parte, el panel internacional de cambio climático (IPCC), afirma, que el incremento, se debe a los gases de efecto invernadero, con una probabilidad del 90 %. Aspecto que sugiere generar información temporal y espacial completo, complementado, con políticas, de gestión institucional a nivel nacional. Evidencias, como que se produce quinua (Chenopodium quinoa Willd.) en los lugares donde normalmente no se producía, y reportes, de deshielo en los nevados del altiplano e inundaciones en el oriente, más el análisis de los fenómenos de la niña y el niño, hacen complejo lo certero. También, son parte, del calentamiento global, el agujero y capa de ozono (O₃), la intensidad de la radiación UV, la contaminación atmosférica urbana, los chaqueos. En Bolivia, no es posible, precisar el cambio climático, debido a la topografía y a la falta de registros precisos de información climática. Se prevé, que en el 2036 el bosque húmedo subtropical, se reducirá en 71.52 %. Sin embargo, en la Figura 7 se muestra, la variación de la temperatura en función de los años.

Figura 7 Proyección del incremento de temperatura en Bolivia (Andrade, 2008); donde R², que es el coeficiente de determinación reporta un valor próximo a 1 y la recta es óptima (Johnson, 2012). 

Durante, la medición de agosto de 2010 a julio de 2012, la estimación de la RS, en el altiplano boliviano, se han validado, los modelos Bristow Campbell (BC) y Hargreaves-Samani con resultados positivos para ambos (^{Torrez et al., 2013}), por una parte y por otra, se ha evaluado los valores extremos de temperatura en Bolivia, por su importancia, de impactos en la agricultura, previsiones energéticas, mortalidad; vinculados, al cambio climático, indica, que, los extremos, ocurren en cada lugar de estudio, en relación a la estacionalidad del país (^{Peñafiel y Andrade 2014}). Asimismo, por ejemplo, en el noreste de Cochabamba, se registró, una radiación global media anual de 4.2-4.5 kWh m^-2 región, de baja altitud, con clima tropical y alta humedad, con mayor dispersión de RS; en relación, al suroeste, que comprende, la Cordillera Oriental Central, que reporto de 5.7-6.3 kWh m^-2 al día, con un clima seco (^{Lucano y Fuentes 2010}). En otro estudio, por ejemplo, los sensores ubicados a tres metros sobre el nivel del suelo, reportaron datos promedios de la energía eólica, en periodos estacionales, mensuales y diarios; que, consideraron parámetros, como variaciones de la densidad del aire e intensidad de la turbulencia. Los resultados obtenidos, mostraron una correlación interesante, entre la disponibilidad y la demanda local de energía; estadísticamente; además, se cuenta, con un potencial eólico unidireccional y una media de 3 448 m s^-1 (^{Encinas et al., 2015}).