by Seshata on 06/08/2014 | Uncategorized

Los ritmos circadianos del cannabis

Prácticamente todos los consumidores de cannabis conocen, en cierta medida, sus necesidades luminosas. Sin embargo, los ciclos de luz de 18/6 y 12/12 horas no representan el panorama completo. A lo largo de un día normal, la luz del sol varía en longitud de onda e intensidad en formas que las plantas pueden detectar gracias a un mecanismo interno conocido como el reloj circadiano.


Prácticamente todos los consumidores de cannabis conocen, en cierta medida, sus necesidades luminosas. Sin embargo, los ciclos de luz de 18/6 y 12/12 horas no representan el panorama completo. A lo largo de un día normal, la luz del sol varía en longitud de onda e intensidad en formas que las plantas pueden detectar gracias a un mecanismo interno conocido como el reloj circadiano.

Los ritmos circadianos en las plantas

El antiguo griego Androsthenes, científico naturalista, observó por primera vez (siglo IV a. C.) los ritmos circadianos en Tamarindus indica (el tamarindo), cuyas hojas se abrían y cerraban, de forma visible,  cada día con el amanecer y el atardecer. Sin embargo, en aquel entonces, se creía que las plantas estaban simplemente reaccionando a las señales ambientales, tales como los cambios en la temperatura exterior o los ciclos naturales de luz del día/oscuridad.

Androsthenes, científico naturalista de la antigua Grecia, observó los ritmos circadianos en las plantas en el siglo IV BCE (© Dinesh Valke)
Androsthenes, científico naturalista de la antigua Grecia, observó los ritmos circadianos en las plantas en el siglo IV BCE (© Dinesh Valke)

Siglos más tarde, se observó que muchos de estos ritmos no correspondían exactamente con la duración del día (de ahí, «circadiano», que se traduce como «aproximadamente a diario») y que un»reloj» endógeno controlaba el ritmo, independientemente de las señales ambientales. Por ejemplo, el astrónomo francés de Mairan señaló, en 1729, que las hojas de las plantas Mimosa continuaban sus movimientos diarios, incluso en completa oscuridad. Numerosos experimentos, en los que se han cultivado plantas en ambientes controlados, han demostrado que éstas siguen expresando ritmos circadianos, incluso en ausencia de los estímulos externos conocidos.

La importancia de los estímulos exógenos

Sin embargo, al tiempo que las plantas tienen un mecanismo de cronometraje que controla distintos aspectos de su desarrollo y comportamiento, también dependen de las señales ambientales, en mayor o menor grado. Existen múltiples mecanismos genéticos que intervienen en los ritmos circadianos, algunos de los cuales trabajan en respuesta directa a las señales externas, como los pigmentos fotorreceptores que responden directamente a la luz, y algunos de los cuales parecen depender completamente del «reloj» interno. Estos genes (o agrupaciones de genes) trabajan juntos para ajustar con precisión el comportamiento diario típico de una especie vegetal.

Sin duda, la investigación ha indicado que cuando las plantas se cultivan en condiciones que se alejan de los ciclos naturales del hábitat al que se han adaptado, sufren en términos de salud, productividad y capacidad de reproducción. En un estudio publicado en 2005, se comparaban plantas Arabidopsis thaliana mutantes, que expresaban ritmos circadianos anormales, con ejemplares normales de tipo silvestre, y se descubrió que las plantas con ritmos circadianos adaptados a sus entornos producían más clorofila, crecían más rápidamente, secuestraban mayores cantidades de carbono, y, en general, sobrevivían mejor que las plantas cuyos ritmos circadianos no se habían adaptado a su entorno.

La longitud de onda y la intensidad luminosa

Por primera vez se observó que las hojas de Mimosa pudica presentan movimientos circadianos con independencia de las señales externas (© Manuel Martin Vicente)
Por primera vez se observó que las hojas de Mimosa pudica presentan movimientos circadianos con independencia de las señales externas (© Manuel Martin Vicente)

Es bien sabido entre los cultivadores de cannabis que la luz azul (longitud de onda más corta) se asocia con el período vegetativo (primavera/verano para los cultivadores de exterior) y la luz roja (longitud de onda) se relaciona con el período de floración (finales de verano/otoño). En la naturaleza, este fenómeno está determinado por la rotación de la Tierra y su órbita alrededor del Sol, que a medida que varía, hace que los rayos del sol incidan sobre la superficie de la Tierra en ángulos que van cambiando gradualmente. Si bien la radiación solar generalmente permanece constante, la atmósfera de la Tierra refleja y dispersa una cierta cantidad, de dicha radiación, que varía con el ángulo de incidencia o punto de incidencia.

El ángulo de incidencia equivale al ángulo de reflexión, y mientras que el ángulo de incidencia aumenta, el ángulo de reflexión de la luz también aumenta, con longitudes de onda más cortas que se dispersan con mayor rapidez. Por lo tanto, cuando el ángulo de incidencia se reduce al máximo (durante el solsticio de verano), el ángulo de reflexión de la luz más amplio, que incluye una mayor proporción de luz azul, puede penetrar la atmósfera y llegar a la superficie de la Tierra. Cuando el ángulo de incidencia está en su punto más amplio (durante el solsticio de invierno), mayores longitudes de onda penetran más fácilmente, mientras que las longitudes de onda más cortas se reflejan en mayor medida. Este efecto es generalmente imperceptible para los seres humanos, ya que la apariencia general del cielo siempre es azul, pero parece que las plantas responden a estas sutiles variaciones estacionales en la composición de la luz del día.

Longitud de ondadiurna y cambio de intensidad

El ángulo de incidencia del sol varía no sólo según la temporada, sino también diurnamente. Al amanecer y al atardecer, el ángulo de incidencia es amplio, haciendo que el cielo parezca más rojo (el ángulo de incidencia también aumenta con la latitud; en el ecuador, el amanecer y el atardecer tardan menos tiempo en completarse, y el efecto de enrojecimiento es menos visible), y a mediodía, el ángulo de incidencia es el más estrecho, y la luz del día parece más blanca, ya que contiene más luz azul.

Debido a este fenómeno, la intensidad de la luz en la superficie de la Tierra también varía en consecuencia, tanto de forma estacional como diurnamente. Por lo tanto, cuando llega el solsticio de verano, a mediodía se experimentará la mayor intensidad luminosa, y cuando llega el solsticio de invierno, a mediodía se experimentará la más baja. Aquí se pueden encontrar calculadoras visuales para medir la variación diurna de la intensidad de la luz según la fecha y la latitud.

La duración del crepúsculo

La investigación sobre las especies de plantas modelo ha indicado que en lugar de, simplemente, responder a un cambio en la intensidad luminosa, algunas plantas de hecho anticipan la salida del sol, basándose en el tiempo transcurrido desde el anochecer, el total de horas de oscuridad, y la duración del amanecer. Por ejemplo, las hojas de Lavatera cretica rastrean el sol a través del cielo, y se reorientan a sí mismas en la oscuridad hacia la dirección prevista de la salida del sol. El movimiento evidente de seguimiento del sol es un ejemplo de fototropismo (movimiento en respuesta a la luz), y el cannabis también presenta este comportamiento.

El crepúsculo es una parte importante de los ritmos circadianos de muchas plantas (© MeckiMac)
El crepúsculo es una parte importante de los ritmos circadianos de muchas plantas (© MeckiMac)

En ambientes naturales, el crepúsculo (más concretamente, el crepúsculo civil, durante el cual la intensidad de la luz es todavía suficiente para que los fotorreceptores la perciban) tarda algún tiempo en producirse, dependiendo de la latitud y la época del año. Las interacciones genéticas que determinan los ritmos circadianos en las plantas son muy complejas. El cambio gradual y los «umbrales» de temperatura, la intensidad luminosa y el espectro son esenciales para el proceso. Por lo tanto, el período de crepúsculo representa una etapa importante del ciclo diurno para muchas plantas, particularmente para aquellas habituadas a latitudes más altas. Proporcionar a este tipo de plantas un período definido de crepúsculo, al amanecer y al atardecer, puede incrementar su salud general y su capacidad reproductora.

El ángulo de incidencia

La duración del crepúsculo depende del ángulo de incidencia del sol (el ángulo en que sus rayos inciden sobre la superficie de la Tierra), y varía según la latitud y la estación. En el ecuador, donde el ángulo de incidencia es menor, la duración del crepúsculo varía mucho menos que en latitudes más altas. El amanecer y el atardecer suelen durar alrededor de 23 minutos en el ecuador. A 60° N/S, el crepúsculo dura alrededor de 1 hora y 45 minutos durante el solsticio de verano y unos 50 minutos en el solsticio de invierno. Aquí se puede encontrar una calculadora de duración del crepúsculo.

La respuesta a estas variaciones es una de las muchas variables que intervienen en la adaptación de la planta a un determinado hábitat, e  imitarlo con la mayor precisión posible aumenta la posibilidad de éxito y de optimizar los resultados de una planta de interior. Si bien la naturaleza exacta de las complejas interacciones que se dan en las plantas no se entiende completamente, la investigación ha demostrado que en las plantas verdes, el crepúsculo desencadena la expresión de un gen particular conocido como Athb-2, que es sensible a los cambios en la proporción de luz roja y luz roja lejana.

Las plantas dependientes del fotoperiodo (entre las que se incluyen la mayoría de las variedades de cannabis) obtienen información sobre la duración del día, detectando el cambio leve que se produce a diario en el momento del amanecer y del atardecer, y cuando se ha alcanzado un determinado umbral, se transmiten los desencadenantes genéticos de la floración. Mientras que un cambio repentino y abrupto en el fotoperíodo desencadenará la floración, hay indicios de que adaptarse a los cambios estacionales del amanecer y del atardecer también pueden ayudar a mejorar el rendimiento y la salud general de las plantas de interior.

¿Cómo se puede utilizar esta información en la práctica?

Las hojas de Lavatera cretica se orientan hacia la dirección prevista de la madrugada (© Manuel M. Ramos)
Las hojas de Lavatera cretica se orientan hacia la dirección prevista de la madrugada (© Manuel M. Ramos)

La gran mayoría de las variedades de cannabis cultivadas se hibridan muchas veces, con rasgos que se vuelven dominantes debido a la selección humana. Como tales, no se han adaptado de forma natural a un hábitat, como es el caso de las variedades naturales, de las que en última instancia descienden. En general, los seres humanos seleccionan rasgos específicos, como el rendimiento, la fragancia, la potencia, la densidad de flores, y la resistencia a las plagas y enfermedades. Los rasgos asociados con la respuesta circadiana generalmente se ignoran, lo que significa que los híbridos de interior pueden expresar diferentes fenotipos, incluso si se han criado genéticamente puros para obtener otros rasgos. A pesar de esto, la experimentación con diversas variedades puede producir mejores resultados si se encuentra la combinación adecuada de variables.

Si uno está intentando cultivar genéticas autóctonasen un ambiente de interior, ajustar ligeramente el régimen de iluminación para imitar el hábitat natural de la planta podría, teóricamente, ser bastante sencillo. Los ciclos de luz varían según la latitud y la estación, y existen varias maneras de calcular el tiempo y la duración del amanecer y anochecer en un día determinado en un lugar concreto. Incluso existen varias calculadoras disponibles en línea.

Iluminación para imitar con precisión la variación de la luz del día

Sin embargo, este tipo de sistemas de iluminación que ofrecen un grado preciso de control no son frecuentes. Para la mayoría de los cultivadores de cannabis de interior, las luces se programan para encenderse y apagarse, exactamente, a la misma hora todos los días. La mayoría de los sistemas de iluminación de interior se encienden y apagan con bastante rapidez, (incluso una luz HPS generalmente alcanza su brillo máximo en un par de minutos)en comparación con el inicio gradual del amanecer y del atardecer encontrado en un entorno natural, al aire libre. Una vez que se alcanza la máxima intensidad luminosa, no hay variación hasta que la luz se apaga, y el comienzo del crepúsculo se produce entonces incluso más rápido que el inicio de la madrugada. Tampoco hay mucha variación en el espectro, al contrario de como ocurriría en condiciones de luz diurna natural.

Algunos sistemas de iluminación LED son ahora programables para simular el amanecer, y ofrecen un control preciso sobre el espectro y la intensidad (© Rachael y Zane Ross)
Algunos sistemas de iluminación LED son ahora programables para simular el amanecer, y ofrecen un control preciso sobre el espectro y la intensidad (© Rachael y Zane Ross)

Existen algunos sistemas de iluminación que proporcionan un cierto grado de control. Algunos sistemas avanzados de iluminación LED, como el Intelligent-Gro LED Intensity Series, contienen elementos programables para simular el amanecer y el atardecer, además de ofrecer la posibilidad de ajustar los ciclos de iluminación, basándose en la intensidad y la variación del espectro en las latitudes y épocas específicas del año. Estos elementos pueden programarse manualmente para controlarlos con exactitud, y disponen de modos pre-programables para replicar la salida y la puesta del sol, la luna, y los días nublados.

Dichos sistemas LED permiten un control bastante preciso sobre el espectro, ya que se compone de tres canales de colores (rojo, azul y blanco) que pueden controlarse de forma independiente para alterar la proporción general de luz roja y azul. Si bien esto está más allá de las capacidades de la mayoría de los sistemas de iluminación HPS, haluro de metal o CFL (aunque los sistemas de CFL podrían controlar la proporción de blanco cálido y brillante), existen algunos sistemas de control que, por lo menos, permiten la variación diurna programable en la intensidad de la luz. Este tipo de sistemas de iluminación podrían complementarse, potencialmente, con LEDs para proporcionar cambios en la proporción cuando sea necesario.

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