Agua y plantas al servicio de todos

AGUA Y PLANTAS, AL SERVICIO DE
TODOS
Cátedra Manuel Ancízar
LUZ MARINA MELGAREJO MUÑOZ. Dr Sci.
Profesora Titular
Departamento de Biología
Laboratorio de Fisiología y Bioquímica Vegetal
www.fisiologiavegetal.unal.edu.co
Ciencia, tecnología e innovación para el país
Marzo 2 de 2013
CONTENIDO
•El agua y ecosistemas colombianos
•El agua y las plantas. Factores ambientales que
influyen
•Movimiento del agua y uso en grandes procesos
dentro de las plantas
•Conocimiento y aplicaciones -Casos de estudio –
•Solución en mitigación de problemas – trabajo
interdisciplinario
Colombia un país irrepetible
Fuente: Márquez G. et al., 2003. Universidad Nacional de
Colombia, Instituto de Estudios Ambientales IDEA,
Facultad de Ciencias, Departamento de Biología
Factores abióticos como bióticos afectan el crecimiento, la
productividad, la supervivencia y la reproducción. Las
plantas pueden sufrir estrés?
Fuente de ilustraciones: PMS instrument
AMBIENTE
RESPUESTA FISIOLÓGICA DE LA
PLANTA – DESEMPEÑO –
MECANISMOS DE ADAPTACIÓN
Transpiración
Fotosíntesis
Luz +CO2 + H2O
Azúcares
H2O +CO2 +E
Respiración
Fundamenta buenas prácticas Agrícolas – Manejo de bosques –
Conservación - Usos
Qué es
• El estatus hídrico es el estado de hidratación en que se
encuentra la planta en un determinado momento.
• Indica la demanda de agua al interior de la planta.
• Con él se evalúa la necesidad de agua de la planta
(esquemas de riego) y también el grado de adaptación
al medio ambiente.
• Se determina el desempeño fisiológico de la planta
SISTEMA SUELO – PLANTA –
ATMÓSFERA
MOVIMIENTO AGUA POR DIFUSIÓN Y FLUJO MASIVO
Fuente esquema: PMS instrument
TRANSPIRACIÓN
FOTOSÍNTESIS
CONOCER –APLICAR
“Casos de estudio en nuestros
ecosistemas”
Páramo Chingaza,
Colombia
Tensiómetro: permite medida de
potencial hídrico del suelo
Bomba de Schöllander: permite medida de
potencial hídrico de la planta
Fuente: Laboratorio de Fisiología y Bioquímica Vegetal, Departamento
de Biología, Universidad Nacional de Colombia
A
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0
-2
-4
Ψ
-6
-8
-10
-12
-14
Fuentes: Alvarez-Flórez, F., Melgarejo, L.M., Romero, H. M., Doucet, L. 2006. Protein electrophoretic patterns
and anti-freezing activity in the leaf apoplast of the tropical Andean species Senecio niveoaureus. Acta
Biológica Colombiana. 11 (2):103-111.
Bayona C., Melgarejo, L.M., Marquinez, X., Grajales, F. 2005. Fluctuaciones de potencial hídrico, prolina y
azúcares reductores en Espeletiopsis corymbosa. En Estrategias adaptativas de plantas del páramo y del
bosque altoandino en la cordillera oriental de Colombia. Editorial Universidad Nacional de Colombia
Caribe seco Colombiano. Modelo Gmelina arborea.
10x
40X
Fuente: Laboratorio de Fisiología y Bioquímica Vegetal, Departamento de Biología, Universidad Nacional de Colombia
A
35
-0,2
30
E (µg/cm2*s)
-0,4
Ψ (Mpa)
B
40
0
-0,6
-0,8
-1
25
20
15
10
-1,2
5
-1,4
06-08
08-10
10-12
ADULTO
12-14
JUVENIL
14-16
0
16-18
08-10
10-12
12-14
14-16
16-18
PLANTULA
ADULTO
JUVENIL
PLANTULA
25
20
15
A
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Q
Gmelina presenta tasas más altas de
fotosíntesis y altos valores promedio de
Uso Eficiente del Agua, con características
de crecimiento y tolerancia a los largos
períodos secos.
-5
Fuentes: Crespo SC., Moreno AL., Rojas A., Melgarejo LM. 2011. Principal component analysis of changes due to
water stress for some osmolytes, pigments and antioxidant enzymes in Gmelina arborea Robx. leaves from trees
planted in northern Colombia. Journal Brazilian of Chemical Society. 22(12): 2275-2280.
Rojas A., Moreno, L., Melgarejo LM., Rodríguez M. 2012. Physiological response of Gmelina (Gmelina arborea
Roxb) to hydric conditions of the Colombian Caribbean. Agronomía Colombiana. 30 (1): 52-58.
PLANTAS ELEMENTO CULTURAL DENTRO DEL ACERVO
HISTÓRICO DE LAS COMUNIDADES NATIVAS DE LA
REGIÓN AMAZÓNICA
Fuente: Instituto Sinchi, Universidad Nacional de Colombia. www.fisiologiavegetal.unal.edu.co
Psidium guajava – Región Andina
Desarrollo de productos funcionales promisorios a partir de la guayaba (Psidium guajava L.) para el fortalecimiento de la cadena
productiva. Morales, A.L., Melgarejo, L.M. (Editoras) Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia.
200pp.
www.fisiologiavegetal.unal.edu.co
Respuesta de algunas plantas a la inundación
Hipertrofia de lenticelas
Aerénquima
Raíces Adventicias
En Mangles presencia de
Pneumatóforos
MANGLAR – Caribe
Colombiano
Foto.
Mancera, E
Efecto del cadmio en plántulas de A. germinans
de 3 meses de edad crecidas en condiciones de
hidroponía. Izquierda a derecha: Control,
sometida a 20μM de CdCl2 y 500 μM de CdCl2.
Fuente: Melgarejo LM, Moreno L, Cruz M, Matiz A. Evaluación de la capacidad de
Avicennia germinans y Rhizophora mangle para ser utilizadas en programas de
atenuación de la contaminación del agua por metales pesados en zonas costeras de
Colombia. Sometido a publicación
Fuente: Tratamiento de Aguas Residuales: Sistema Hidrolution FMF®
http://www.youtube.com/watch?v=5x17Acy9BII
NOTA: En nuestro país la tecnología de tratamiento de aguas
preferiblemente con especies Nativas.
con plantas es aplicable,
EL CONOCIMIENTO DE LA RELACIÓN AGUA-PLANTA, DEL
DESEMPEÑO FISIOLÓGICO DE LAS PLANTAS Y SUS ADAPTACIONES A
DETERMINADOS AMBIENTES PERMITE LLEGAR A UTILIZAR COMO
HERRAMIENTAS PARA:
1. MITIGAR Y /O SOLUCIONAR PROBLEMAS COMO CONTAMINACIÓN
DE AGUAS (POR BASURAS, POR METALES PESADOS, POR EXCESOS
DE SALES) A TRAVÉS DE FITORREMEDIACIÓN
2. PROGRAMAS DE RESTAURACIÓN DE ECOSISTEMAS QUE HAN SIDO
DEGRADADOS
3. USO DE LAS PLANTAS COMO ELEMENTO DEL PAISAJE EXTERIOR E
INTERIOR. BIENESTAR –SALUD PÚBLICA
4. CONSERVACIÓN Y USO DE LA BIODIVERSIDAD –
FORTALECIMIENTO DE CADENAS PRODUCTIVAS – SEGURIDAD
ALIMENTARIA
EL AGUA, LAS PLANTAS, NUESTRO AMBIENTE ES ASUNTO DE TODOS.
POR TANTO REQUIERE QUE AVANCEMOS EN CONOCIMIENTO,
INNOVACIÓN, CREATIVIDAD Y TRABAJO INTEGRADO DE TODAS LAS
DISCIPLINAS, ASÍ COMO PARTICIPACIÓN ACTIVA DE TODOS LOS
COMPONENTES DE LA SOCIEDAD
AGRADECIMIENTOS: A USTEDES, A MIS ESTUDIANTES, A MIS COLEGAS, A
LAS PERSONAS DE DIFERENTES REGIONES DEL PAÍS, A ENTIDADES
GUBERNAMENTALES Y SECTOR PRODUCTIVO-EMPRESARIAL POR
FINANCIACIÓN DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN