AULA
TALLER
VIRTUAL
LABORATORIO DE FISIOLOGÍA VEGETAL
Variables y Metodologías de Medición
El propósito de toda investigación es describir y explicar la variación en el mundo. Es decir, los cambios que ocurren de manera natural en el mundo o que son causados debido a una manipulación (EXPERIMENTACIÓN). Las variables son nombres que damos a las variaciones que deseamos explicar. Son propiedades que pueden variar y cuya variación es susceptible de medirse u observarse.
Las variables son la base o materia prima de la investigación cuantitativa. Las diferentes formas de análisis de los datos recogidos o disponibles para una investigación de este tipo se refieren a variables. Una variable puede ser el resultado de una fuerza o ser una fuerza que causa un cambio en otra variable. En un experimento, se denominan variables dependientes e independientes respectivamente.
En el caso de la ECONOMÍA DEL AGUA se pueden citar las siguientes variables y sus correspondientes metodologías de medición:
POTENCIAL HÍDRICO
Con anterioridad se explicó la importancia del POTENCIAL HÍDRICO y de cada uno de sus componentes. En las células vegetales el -Ψw está determinado principalmente por el potencial osmótico (-Ψo: solutos disuelto en citoplasma y en vacuola) y por el potencial pared (Ψp: presión ejercida por la pared celular sobre la membrana plasmática).
El Potencial Hídrico es una medida cuantificable de energía libre asignada a un componente químico (AGUA) en un sistema. Además, permite predecir el movimiento y la capacidad de absorción de agua por parte de las plantas.
Existen varios métodos para evaluar el Potencial Hídrico y asus componentes, entre los que se destacan:
1. BOMBA DE SCHÖLANDER O CÁMARA DE PRESIÓN
Se basa en determinar la presión que debe aplicarse sobre una hoja o vástago hasta lograr el exudado de la savia bruta transportada en el tejido xilemático. Por lo tanto, se determina el Ψp. A partir de ello se puede inferir el valor de -Ψw, basándose en la premisa de que el jugo xilemático se encuentra muy diluido (generalmente el -Ψo en los vasos xilemáticos posee valores próximos a cero), de modo que se establece que el Ψp obtenido es similar al -Ψw.
PROCEDIMIENTO: el agua al interior de la planta está ordenada en forma similar al agua dentro de una tubería. De hecho, al interior del tallo de la planta o tronco de un arbol existen cientos de minituberías (o xilema), que en conjunto se comportan como una sola. Cuando se corta este tallo, la columna de agua dentro de esta tubería queda almacenada manteniendo la tensión o fuerza con la que el agua se encontraba retenida dentro de la planta. Esta tensión es la que se puede medir con la bomba Scholander. La muestra es entonces puesta en la cámara o bomba y luego se le aplica un gas a alta presión. Cuando al agua sale por el trozo de tallo que queda a la vista, se observa en el manómetro la presión que se le aplicó y de esta manera conocemos la tensión o fuerza con que la que la planta retiene el agua.
2. PSICRÓMETRO DE TERMOCUPLA
Se basa en el hecho de que la presión de vapor de la atmósfera que circunda a un tejido colocado dentro de un recipiente, se halla en equilibrio con el potencial hídrico del tejido.
PROCEDIMIENTO: la muestra de material vegetal se coloca en una cámara herméticamente cerrada. En la cámra se encuentra instalado un sensor de temperatura (termocupla) en contacto con una pequeña gota de solución con potencial agua conocido. Al cabo de un tiempo de equilibrio se generará una presión de vapor relativa, o humedad relativa en la cámara, equivalente al potencial hídrico del tejido. La evaporación o condensación de agua sobre la gota indica que hubo movimiento de agua desde o hacia el tejido, en función del gradiente de potenciales existente. La evaporación o condensación genera disminución o aumento (respectivamente) de la temperatura, que son detectados por el sensor como variaciones en el voltaje y leídos en un microamperímetro. Luego se realiza una conversión de unidades (microvoltios a bares) mediante una ecuación de ajuste.
3. MÉTODO DE SHARDAKOV
Se basa en encontrar por tanteo, una solución cuyo potencial sea igual al potencial hídrico del tejido. El método de Shardakov para la determinación del potencial hídrico se basa en el hecho de que un tejido vegetal no pierde ni gana agua cuando se introduce en una disolución que tiene su mismo potencial hídrico. Si un tejido se introduce en una disolución de menor potencial hídrico, las células perderán agua y consecuentemente, la disolución se diluirá y se hará menos densa. Si, por el contrario, el tejido se introduce en una disolución de mayor potencial hídrico (menos negativo), sus células ganarán agua y consecuentemente, la disolución se hará más concentrada y por tanto más densa.
PROCEDIMIENTO: se preparan series de sooluciones de sacarosa o manitol de concentraciones conocidas. Se preparan dos gradillas de tubos de ensayo, uno de ellos se utiliza para la prueba y el otro será el testigo.
En la primera serie, luego de rotular adecuadamente los tubos de ensayo, se coloca 10 ml de las soluciones preparadas conjunatamente con el material vegetal (hojas generalmente con el pecíolo). A la serie testigo, también se adiciona la misma cantidad de las soluciones, y unas gotas de colorante: azul de metileno.
Luego, al cabo de 1.5-2 hs, se retira el material vegetal y se aplica con un gotero o micropipeta una gota de la solución del tubo testigo al tubo equivalente utilizado para la prueba. Se debe depositar la gota en medio de la masa líquida.
Posteriormente se observa el comportamiento de la gota. Uno respuesta puede ser que se precipitar al fondo (ser más densa que la solución) debido a que el -Ψw del tejido > al -Ψw solución, por lo que el movimiento neto de agua favorece a la solución, volviendose menos densa. Si la gota parece flotar (menos densa) ocurre lo inverso, es el tejido el que gana agua. Al contrario, si la gota parece difuminarse en la solución, es porque el potencial del tejido es el mismo que el de la solución.
CONTENIDO RELATIVO DE AGUA (CRA)
Es un índica que informa sobre el porcentaje de agua de un tejido, considerado como 100% el contenido de agua del mismo bajo condiciones de turgencia máxima. Establece el estado hídrico de un tejido en función de la diferencia con el estado de turgencia máxima del mismo.
Conocer el estado hídrico de la planta sirve para:
+ Entender los mecanismos involucrados en el movimiento de agua.
+ Preveer las demandas, diseñar irrigación y adecuar medidas de manejo como la poda.
+ Entender los efectos del déficit de agua sobre el crecimiento y desarrollo vegetal.
+ Identificar las diferencias en la tolerancia al deficit hídrico (genes responsables, mecanismos de adaptación, etc).
PROCEDIMIENTO: se basa en diferencias de peso entre el tejido fresco (PF), saturado de agua (PSat) y peso seco (PS). La saturación del tejido se consigue colocando el tejido en una cámara saturada de humedad durante 24-48 h. Luego la muestra se seca mediante estufa a 95-100 °C durante 24-48 h para obtener el peso seco. Para las mediciones se utiliza una balanza de precisión.
CRA (%)= PF - PS x 100
PSat - PS
Se conoce como DÉFICIT DE SATURACIÓN a la cantidad de agua que le falta al tejido para estar saturado.
DSH (%) = PSat - PF x 100
PSat - PS
INTENSIDAD TRANSPIRATORIA (IT)
La transpiración es un fenómeno común en las plantas terrestres, sin embargo la magnitud del proceso varía mucho entre las plantas. Un maíz puede perder entre 2-3 Kg de agua, mientras que un cactus sólo 25 gr. Esta gran variación sugiere que las plantas usan diversos mecanismos para regular la transpiración. Por lo tanto, determinaciones de la Intensidad Transpiratoria indican la capacidad del vegetal de controlar la pérdida de agua.
1. MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS
A) MÉTODO DE LA PESADA DE LA MACETA:
Se basan en los cambios de peso fresco que experimentan las plantas perfectamente arraigadas que crecen en recipientes en un período de 24 hs.
PROCEDIMIENTO: Se riegan las macetas por lo menos 24 hs antes de las mediciones. Luego de dicho período, se detrmina el peso inicial (Pi) con una balanza de presición. Posteriormente, se registra el peso final (Pf) al cabo de un período de tiempo determinado (generalmente 1 día). De esta forma, por diferencia de peso se obtiene la transpiración diaria de la planta.
IT (g/pta.día) = Pi - Pf
tiempo
B) MÉTODO DE LAS PESADAS RÁPIDAS:
Se basa en las pérdidas de peso que experimenta un órgano vegetal (hoja, disco foliar o vástago) cuando es separado de la planta por un corto período de tiempo.
PROCEDIMIENTO: se separa el órgano vegetal a medir y rápidamente se pesa en balanza de presición obteniendo el peso inicial (Pi). Luego de un intervalo de tiempo (15, 30 o 60 min) se vuelve a pesar el órgano (peso final -Pf-). En este caso, es necesario referir el resultado a la superficie del órgano transpirante, por lo que se procede a determinar el área foliar (AF). Para ello, se emplea una Medidora de Área Foliar, que mediante un sistema de proyección de luz/sombra realiza la determinación de la superficie foliar.
IT (g/cm2.min) = Pi - Pf
AF . tiempo
2. MEDIDOR DE INTERCAMBIO DE GASES
Se basa en el hecho de que las moléculas de agua y CO2 en el aire absorben de manera diferencial la radiación infrarroja. Por lo tanto, este aparato posee un sensor donde un extemo emite cierta cantidad de radiación IR (FUENTE), y en el otro extremo se realiza la medición de la cantidad que llega (DETECTOR). Como permite medir tanto las moléculas de vapor de agua y CO2, es utilizado para realizar determinaciones de transpiración y fotosíntesis.
RESISTENCIA ESTOMÁTICA (Re)
Determinaciones de la apertura estomática se relacionan directamente con el estado hídrico de la planta debido a su vinculación con la intensidad transpiratoria. Los vegetales pueden perder agua por medio de la cutícula (transpiración cuticular) y las lenticelas (transpiración lenticelar), sin embargo los valores resultan insignificantes al compararlos con la cantidad de agua perdida por transpiración estomática. Además, es el único mecanismo que es susceptible de ser controlado por la planta en el corto plazo.
Si los estomas están abiertos, constituye un índice de que el balance hídrico de las hojas es favorable. Es decir que bajo esta situación, los estomas ofrecen poca RESISTENCIA al flujo de vapor de agua (o alta CONDUCTANCIA), incrementándose los valores de transpiración. Al contrario, si permanecen cerrados en momentos en que no debieran estarlo, significa que la planta sufre una condición de estrés hídrico. Entonces, se incrementa la RESISTENCIA ESTOMÁTICA (o disminuye la CONDUCTANCIA). Esta situación también brinda información sobre la capacidad de respuesta adaptativa del vegetal frente a factores adversos.
1. PORÓMETROS
A) PORÓMETRO DE DIFUSIÓN: consiste en una pinza que posee una cámara con un sensor de detección de radiación infrarroja. Determina la cantidad de vapor de agua presente en el flujo, debido a la habilidad del agua de absorber de manera diferencial dicha radiación. Cuanto mayor sea la abertura del estoma, mayor será la cantidad de moléculas de agua que se pierden por transpiración. El CO2 también es un compuesto que absorbe la radiación, pero puede filtrarse.
B) PORÓMETRO DE FLUJO: consiste en medir el flujo de aire que pasa a través de una hoja debido a una diferencia de presiones en ambas caras de la hoja. Se considera que la intensidad del flujo es una función de la apertura estomática. Se utiliza para especies anfiestomáticas.
Ambos porómetros expresan los resultados en seg/cm.
2. TÉCNICAS ANATÓMICAS
A) Medidas de la abertura estomática, mediante observación al microscopio de tiras de epidermis fijadas inmediatamente en alcohol 70%.
B) Técnicas de las Impresiones: obtención de réplicas de la superficie foliar con resinas de polímeros (esmalte de uñas o masillas de dentista) y posterior observación al microscopio.
ACTIVIDADES
1. A continuación se presenta artículo científico de Gil-Marín et al. (2006). Lea el documento y responda a las siguientes consignas:
a. Cite el artículo científico siguiendo las normas APA.
b. ¿En que elemento de la Comunicación Científica Escrita se encuentra descripto el diseño experimental?
c. Esquematice el diseño experimental
d. Comente brevemente cúales fueron las metodologías empleadas para la medición de las variables: Re, IT y -Ψw?
e. Explique el comportamiento de las variables graficadas en la Fig. 6.
f. Comente en el Foro cúales fueron las principales conclusiones a las que arribaron los autores.
