El estudio de la nutrición
mineral de las plantas amerita conocer su composición química, cuyo
objetivo se puede alcanzar utilizando los dos métodos siguientes:
El análisis elemental, que
determina la naturaleza y las proporciones en que se encuentran los elementos
minerales en los tejidos vegetales.
El análisis inmediato, que
trata de reconocer la naturaleza de los compuestos orgánicos que existen en las
diversas partes de la planta.
Así mismo, es recomendable
saber las proporciones de humedad y de materia seca en los órganos sometidos al
análisis. La determinación del peso seco es indispensable, ya que el contenido
de agua de los órganos vegetales está entre 6 y 90%; aunque para un órgano
determinado puede variar también dependiendo de su estado de desarrollo.
Como promedio el protoplasma
contiene 85 a 90% de agua, e inclusive los organelos celulares con un alto
contenido en lípidos, como cloroplastos y mitocondrias tienen 50% de agua, El
contenido de agua de las raíces expresado en peso fresco varia de 71 a 93%, el
de los tallos de 48-94%, las hojas de 77 a 98%, los frutos tienen un alto
contenido entre 84-94% . Las semillas de 5 a 11%, aunque las de maíz
fresco comestible pueden tener un contenido de agua elevado del 85%. La madera
fresca recién cortada contiene cerca de 50% de agua.
Al determinar las
tasas de humedad se puede obtener por diferencia el peso de materia seca.
Cuando se halla el peso seco colocando el tejido vegetal entre 100-105º C, se
eliminan con el agua, esencias orgánicas volátiles, produciéndose un error casi
despreciable, sin embargo es recomendable secar en la estufa a 75º C.
En las plantas el agua
cumple múltiples funciones. Las células deben tener contacto
directo o indirecto con el agua, ya que casi todas las reacciones químicas
celulares tienen lugar en un medio acuoso. Para que un tejido funcione
normalmente requiere estar saturado con agua, manteniendo las células
turgentes. Todas las sustancias que penetran en las células
vegetales deben estar disueltas, ya que en las soluciones se efectúa el
intercambio de sustancias nutritivas entre células, órganos y tejidos. El agua
como componente del citoplasma vivo, participa en el metabolismo y en todos los
procesos bioquímicos. Una disminución del contenido hídrico va acompañado por
una pérdida de turgencia, marchitamiento y
una disminución del alargamiento celular, se cierran los
estomas, se reduce la fotosíntesis, la respiración y se interfieren varios
procesos metabólicos básicos. La deshidratación continuada ocasiona la
desorganización del protoplasma y la muerte de muchos organismos.
El residuo que queda después
que se seca un tejido vegetal, está constituido por compuestos
orgánicos, elementos minerales y sus óxidos. Casi toda la materia
orgánica se sintetiza a partir de CO2 y H2O
mediante el proceso fotosintético. Los minerales y el agua son absorbidos
primeramente del suelo a través del sistema radical; aunque bajo condiciones de
sequía el agua de la niebla y el rocío pueden entrar a la planta a través de
las hojas. La absorción foliar de los elementos minerales ha sido
utilizada ventajosamente para suministrar a las plantas fertilizantes
y algunos micronutrientes, asperjando las hojas con soluciones acuosas o
suspensiones de nutrientes minerales.
Las plantas toman del aire que
las rodea, el dióxido de carbono y el oxígeno. El movimiento continuo de la
atmósfera asegura una composición bastante constante: nitrógeno 78% (v/v),
oxígeno 21% (v/v), y anhídrido carbónico 0,03% (v/v), junto con vapor de agua y
gases nobles. Además en el aire se encuentran impurezas gaseosas,
líquidas y sólidas; constituidas principalmente por SO2, compuestos
nitrogenados inestables, halógenos, polvo y hollín. El contenido de anhídrido
carbónico (CO2), del aire está experimentando un aumento
debido a actividades humanas que implican la utilización de combustibles
fósiles, la quema de vegetación, así mismo la fabricación de cemento a partir
de piedra caliza. El dióxido de carbono juega un papel importante en el aire,
regulando la temperatura del planeta. La temperatura de la tierra aumenta al
aumentar la concentración de CO2, ya que este gas absorbe la
radiación solar infra roja, impidiendo que una parte del
calor que llega a la tierra se escape hacia el espacio exterior, produciendo un
efecto de invernadero.
Cada año las actividades
industriales envían a la atmósfera 20000 x 106 Ton de CO2.
Es probable que a mediados del siglo XXI la cantidad de CO2 se
duplique y el calentamiento global subsiguiente sea de 2 a 4º
C. Esta eventualidad que podría llegar a ser catastrófica, es la que
hay que temer si no se toman a tiempo las medidas económicas e industriales
oportunas. El contenido de CO2 ha pasado de 275 ppm (en
volumen) en el año de 1800 a 345 ppm (en volumen) en 1985, es decir
0,345 litros de CO2 por mil litros de aire. Los procesos degradativos de los suelos (erosión, salinización,
disminución de la fertilidad de los suelos) disminuyen la cubierta vegetal, la
productividad primaria , reducen la cantidad de biomasa que se incorpora al
suelo y agotan el carbón del suelo; por lo que actualmente se propone
como medidas para disminuir el efecto invernadero, el
secuestro de carbón mediante la recuperación de suelos
degradados, y el desarrollo de políticas para el control de
erosión, a través de un buen manejo agrícola y
prácticas de reforestación.
A comienzos del siglo XIX se
puso en evidencia que las plantas contienen elementos minerales. Utilizando las
técnicas de la química analítica y micrométodos de análisis modernos se han
identificado en los vegetales los elementos que se listan a continuación:
Después de eliminar
el agua de los tejidos los macroelementos constituyen aproximadamente el 99,5%
de la materia seca, mientras que los microelementos forman cerca del 0,03%. El
contenido mineral de los tejidos vegetales es variable, dependiendo del tipo de
planta, las condiciones climáticas prevalecientes durante el período de
crecimiento, la composición química del medio y la edad del tejido entre otros.
Por ejemplo, una hoja madura es probable que tenga un contenido mineral mayor
que una hoja muy joven. Así mismo, una hoja madura puede tener un contenido
mineral mayor que una hoja vieja, la que sufre una pérdida apreciable de
minerales solubles en agua, al ser lavada por el agua de lluvia o mediante
mecanismos de translocación hacia hojas jóvenes.
Las investigaciones sobre
nutrición mineral han hecho muchos progresos al fabricarse compuestos químicos
con un alto grado de pureza, al mismo tiempo de poner en práctica métodos de
cultivos hidropónicos, con soluciones de composición química definida, que
aseguren el crecimiento normal de las plantas y que permiten un control preciso
del suministro de iones nutritivos a las raíces. Probablemente Woodward en
1699, realizó los primeros experimentos en cultivo de plantas en medio líquido,
sin usar ningún sustrato sólido. En 1804, de Saussure realizó uno de los
primeros intentos de analizar los factores implicados en el cultivo de plantas
en medios nutritivos, estableciendo la necesidad de suministrar nitrato a la
solución de cultivo.
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