Contaminación sobre el crecimiento de plantas

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Contaminación sobre el crecimiento de plantas

  1. 1. EFECTO DE CONTAMINANTES DOMICILIARIOS SOBRE EL CRECIMIENTO DEL POROTO COMÚN (Phaseolus vulgaris). Sanchez, A, Ricardo1; Mery Salgado; Romero, AndreaRESUMENEl trabajo de investigación se enmarcó en relación al tema general de la feria científica (contaminaciónambiental) del Colegio Manquecura Ciudad del Este y tuvo como motivación el que los estudiantescomprendieran los daños que puede causar en el crecimiento de las plantas la contaminación por sustanciasque provienen del uso domiciliario (detergentes, aceites, shampoo, otros). Las hipótesis de trabajo fueronprobar que las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirían y que las plantas regadas con aguapura (planta control) permanecerían vivas durante el transcurso del experimento. Para probar las hipótesisse realizo un diseño experimental que tuvo como objetivo verificar el crecimiento de las semillas del porotocomún Phaseolus vulgaris al ser tratadas con diferentes contaminantes como detergente, shampoo yaceite. Durante 40 días se regaron (con 10 ml. de solución) las semillas de porotos, al germinar se midió ellargo de las plantas, el número de hojas por planta y la cantidad de semillas germinadas. En relación a losresultados, las semillas regadas con agua que contenía detergente al principio de la experiencia tendieron agerminar, pero luego murieron. Las regadas con aceite fueron las primeras en germinar, y tuvieron uncrecimiento mayor durante dos semanas hasta que al final de la tercera semana el desarrollo se estanco ycomenzaron a marchitarse, para luego a la cuarta semana morir. Los porotos regados con shampoogerminaron al mismo tiempo que el control pero a una tasa y a un tamaño menor, sobreviviendo toda laexperiencia. Finalmente las plantas control germinaron aproximadamente a la semana y media, con uncrecimiento más lento que las regadas con aceite, pero se mantuvieron vivas y creciendo durante todo elexperimento. Los resultados indican que el uso de agua que contenga detergente inhibe en un 100% elcrecimiento de semillas de porotos, esto puede deberse a la presencia de compuestos tensoactivos. Elaceite puede acelerar el crecimiento del poroto común al inicio del cultivo, pero al parecer por poco tiempo.Esto se puede deber en gran medida a la presencia de fósforo y nitrógeno en el aceite que provoca unasobrealimentación agotando rápidamente los recursos, aunque también el aceite podría actuar comoimpermeabilizante impidiendo que en algún momento del desarrollo de la planta las raíces puedan captar elagua. Por otro lado el uso de agua con shampoo disminuye la tasa de crecimiento del poroto común,provocando atrofia en el tamaño. A la luz de los resultados la primera hipótesis fue corroboradapositivamente, ya que las plantas control sobrevivieron todo el tiempo que duró la experiencia y la segundade cierta forma fue corroborada, pero analizando los resultados de las plantas tratadas con aceite yshampoo se puede reformular una nueva hipótesis de trabajo: Los efectos que tienen los contaminantesdomiciliarios sobre el crecimiento de las plantas depende del tipo de contaminante y del tiempo deexposición.I. INTRODUCCIÓNE l agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada como consecuencia del enorme desarrollo industrial y el aumento de la población humana que ha venido sucediendo en las últimas décadas. Eldesecho de numerosas substancias químicas utilizadas en los procesos productivos osubproductos de ellas y los producidos domiciliariamente, están contaminandopeligrosamente el medio ambiente. Ya se sabe que muchas de ellas tienen efectos muynocivos para la salud humana, animal y vegetal.1 Profesor de Cs. Naturales y Biología, docente guía de la investigación: departamento de biología/ricardo.sanchez@colegiomanquecura.cl
  2. 2. Es por ello que es relevante realizar estudios concerniente al impacto que tienen ciertoscontaminantes domiciliarios sobre el crecimiento de plantas, sobre todo de importanciacomercial. Investigaciones en revistas de corte científico no se verifican, pero en lacibergrafía se puede encontrar antecedentes que dictan relación con los efectos quepueden tener distintos contaminantes sobre el crecimiento y sobrevivencia de las plantas.Las distintas páginas web análizadas concluyen que los detergentes que son productosquímicos sintéticos que se usan en grandes cantidades para la limpieza doméstica eindustrial están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa destruyendolentamente las membranas celulares que están construidas de lípidos y proteínas, lo quehace que la planta no controle la permeabilidad de dichas membranas, ya que lostensoactivos disuelven los lípidos y disminuye las fuerzas de cohesión que permite launión de los componentes de la membrana, generando finalmente la muerte de la planta.Otros antecedentes mencionan que el proceso de eutroficación resulta de la utilización defosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, que proviene de la materiaorgánica de la basura, aceites y de los detergentes hechos a base de fosfatos, que sonarrastrados o arrojados a los ríos y lagos siendo un problema muy grave para las aguasestancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas.Es importante señalar que la falta de bibliografía más especializada en relación al tema, aexcepción de la que existen en Internet, que no es suficientemente detallado ni rigurosospara tomarlos como referencias de discusión, le entrega un valor extra a la investigacióncomo aporte al conocimiento sobre los efectos que tienen el detergente, el aceite y elshampoo, que son utilizados diariamente por todos nosotros y que al llegar a losecosistemas se convierten en contaminantes, sobre el crecimiento y sobrevivencia de lasplantas y como ello afecta a los ecosistemas de forma global.De acuerdo a lo anterior se planteó el objetivo general de esta investigación que fueprobar el efecto que tienen ciertos contaminantes utilizados por el ser humano en elcrecimiento y sobrevivencia del poroto común (Phaseolus vulgaris) y como son capacesde destruir la estructura o el ambiente de una planta, como sucede con el derrameaccidental de petróleo en el mar, contaminando el hábitat de las plantas o lacontaminación que produce el agua contaminada, por ejemplo con cloro, detergente o lasheces y otros contaminantes que llegan a esta a través de filtraciones o el camino queesta recorre hasta llegar a su destino (la planta).II. MARCO TEÓRICO1. Contaminación del agua por detergentesLos detergentes son productos químicos sintéticos que se usan en grandes cantidadespara la limpieza doméstica e industrial y están formados básicamente por un agentetensoactivo que actúa modificando la tensión superficial disminuyendo la fuerza deadhesión de las partículas (mugre) a una superficie; por los fosfatos que tienen un efectoablandador del agua y floculan y emulsionan a las partículas de mugre, y algún otrocomponente que actúe como solubilizante, blanqueador, bactericida, perfumes,abrillantadores ópticos (tinturas que dan a la ropa el aspecto de limpieza), etc.
  3. 3. La mayoría de los detergentes sintéticos son contaminantes persistentes debido a que noson descompuestos fácilmente por la acción bacteriana. A los detergentes que no sonbiodegradables se les llama detergentes duros y a los degradables, detergentes blandos.El uso de los compuestos tensoactivos en el agua, al ser arrojados a los lagos y ríosprovocan la disminución de la solubilidad del oxígeno disuelto en el agua con lo cual sedificulta el proceso de la fotosíntesis originando la muerte de la flora y fauna acuática yademás, les quitan la grasa de las plumas a las aves acuáticas les provoca que se escapeel aire aislante de entre las plumas y que se mojen, lo cual puede ocasionarles la muertepor frío o porque se ahogan, de manera semejante como les ocurre con los derrames depetróleo en el mar. Por otro lado a los peces les produce lesiones en las branquias,dificultándoles la respiración y provocándoles la muerte.2. Aguas con detergentes y algasLos detergentes después de ser utilizados en la limpieza doméstica e industrial sonarrojados a las alcantarillas de las aguas residuales y se convierten en fuente decontaminación del agua.Las algas son plantas acuáticas que se pueden percibir como un limo verde azul sobre lasuperficie de las aguas estancadas. Las algas, al igual que las demás plantas, almacenanenergía mediante el proceso de fotosíntesis por lo que requieren de la luz solar paraconsumir el dióxido de carbono y liberar el oxígeno. Al igual que otras plantas, las algasnecesitan también de otros elementos químicos nutritivos inorgánicos como potasio,fósforo, azufre y fierro.La cantidad de algas que una cierta extensión de agua, como un lago, puede soportardepende de los elementos nutritivos inorgánicos que puede proporcionar y la acumulaciónde estos elementos depende de la cantidad de sales que arrastren las diferentescorrientes de agua al lago. Las algas crecen rápidamente cuando la cantidad deelementos nutritivos es abundante y pueden llegar a cubrir la superficie del agua congruesas capas, y a medida que algunas algas mueren se convierten en alimento de lasbacterias.Como las bacterias consumen oxígeno para descomponer a las algas, provocan que ladisminución de oxígeno llegue a un nivel que es incapaz de soportar otras formas de vida,que es indispensable para que no desaparezca el ecosistema. Por ejemplo, donde haypeces como la lobina y la perca que son útiles para el hombre, disminuyen odesaparecen, dejan el lugar a otras formas de vida menos útiles al hombre como el siluro,sanguijuelas y gusanos que se alimentan de basura.3. La eutroficación y su entorno
  4. 4. En aguas relativamente tranquilas, como lagos y lagunas, los vegetales acuáticosproliferan debido a la presencia de elementos nutritivos como nitratos y fosfatos queactúan como fertilizantes. Las principales fuentes de nutrientes son las aguas negras y losescurrimientos agrícolas que originan el crecimiento masivo de algas y lirios, que generagrandes cantidades de masas vegetales sobre las aguas y su posterior acumulaciónsobre las riberas. Cuando las plantas mueren, para su descomposición consume eloxígeno disuelto en el agua provocando condiciones anaeróbicas.La eutroficación o eutrofización (del griego eú, bien, y trophé, alimentación) es un procesonatural de envejecimiento de agua estancada o de corriente lenta con exceso denutrientes y que acumula en el fondo materia vegetal en descomposición. Las plantas seapoderan del lago hasta convertirlo en pantano y luego se seca. Los problemas se iniciancuando el hombre contamina lagos y ríos con exceso de nutrientes que generan laaceleración del proceso de eutroficación, que ocasiona el crecimiento acelerado de algas,la muerte de peces y demás flora y fauna acuática, generando condiciones anaeróbicas.El proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantesen los cultivos agrícolas, de la materia orgánica de la basura, aceites, de los detergenteshechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos son unproblema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas.Durante las épocas cálidas la sobrecarga de estos productos químicos, que sirven denutrientes, generan el crecimiento acelerado de vegetales como algas, cianobacterias,lirios acuáticos y lenteja de agua, las cuales al morir y ser descompuestas por lasbacterias aeróbicas provocan el agotamiento del oxígeno disuelto en la capa superficial deagua y causan la muerte de los diferentes tipos de organismos acuáticos que consumenoxígeno, en las aguas de los lagos y ríos. Lago eutrófico es aquel de poca profundidad ypoco contenido de oxígeno disuelto pero rico en materias nutritivas y materia orgánica.Si el exceso de nutrientes sigue fluyendo a los lagos las bacterias anaerobias predominanen ellos y quedan putrefactos debido a la producción del ácido sulfhídrico (H2S) y metano(CH4) durante la descomposición de la materia orgánica.El uso excesivo de los fertilizantes químicos en los campos agrícolas son fuente decontaminación de las corrientes freáticas y del agua de ríos y lagos, al ser arrastrados porel agua de riego y de lluvia.La solución al proceso de eutroficación provocada a los lagos y aguas estancadas por elexceso de nutrientes es: a) el uso de métodos de prevención de la contaminación porfosfatos y nitratos o por exceso de nutrientes, y b) métodos de control para limpiar lasaguas lacustres con proceso de eutroficación.III. MATERIALES Y MÉTODOHipótesis 1: las plantas regadas con agua potable sin contaminantes (control) crecerán yvivirán durante todo el transcurso del experimento.Hipótesis 2: las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirán durante eldesarrollo de la investigación
  5. 5. Variables a estudiar:1. Crecimiento de la planta : variable continua2. Sobrevivencia de la planta: variable continúa3. Tiempo : variable discreta4. Tratamientos : variable cualitativa Materiales: - 4 vasos precipitados de 250 ml - 24 porotos del mismo tamaño (5 cm) - Contaminantes (Aceite, Shampoo, Detergente) - Tierra de hojas - Gravilla - 4 matraces de erlenmeyer - 4 pipetas - Cinta adhesiva masquintei 3M 2210 Con los materiales mencionados se realizo una siembra, que consistío en colocaren cada uno de los 4 vasos precipitados de vidrio, una base de gravilla para evitar lacompactación, tierra de hojas (hasta el nivel de 150 ml) y 6 porotos comúnes. Luego deque las semillas se sembrarón se procedió a tratarlas de la siguiente manera:Método de obtención y análisis de datosTratamiento 1: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa, disolviendo5 gr de detergente en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta sepipeteo 10 ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos,rotulandolo. Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).Tratamiento 2: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa disolviendo 5gr de aceite en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta se pipeteo 10ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos, rotulandolo.Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).Tratamiento 3: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa, disolviendo5 gr de shampoo en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta sepipeteo 10 ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos,rotulandolo. Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).Control: Un vaso precipitado que contenía los seis porotos fue regado con 10 ml de aguapotable para utilizarla de control y poder comparar al final del proyecto con las plantasregadas con soluciones contaminadas.En una tabla confeccionada en planilla excel se registrarón diariamente las variaciones encentímetros del crecimiento de la planta, dato obtenido midiendo el tallo con una reglatabulada en centimetros desde la base hasta el inicio de formación de las hojas y datos
  6. 6. sobre la sobrevivencia de cada una de las plantas tratadas y control. También se tomarónregistros fotográficos del proceso. Finalmente, después de 40 días de análisis, los datosobtenidos fuerón graficados para observar las diferencias en el crecimiento de las plantasen relación a la aplicación de los diferentes contaminantes.IV. RESULTADOSTratamiento 1: La planta intento germinar en un principio, pero murio sin poder crecer.Esto puede deberse algún componente que contiene el detergente que límita lagerminación e inhibe el crecimiento de la planta (figura 1 y 8). Esto concuerda con lahipotesis planteada que las plantas al ser regadas con contaminantes morirían.Tratamiento 2: El crecimiento fue rápido, brotaron las hojas a las primeras semanas;quedando de un color verde claro, intenso y brillante, con raíces delgadas pero muylargas (figura 1y 4). Pero el desarrollo duró pocos días, ya que al parecer se agotaron losrecursos, tales como el fosforo y el nitrógeno pertenecientes a la tierra de su ambiente. Laplanta se marchita a la cuarta semana (figura 6), después de agotar sus recursos; ydebido a la falta de clorofila en sus hojas, dejando de hacer fotosíntesis (gráfico 1).Además por esta falta de recursos no se produjo más materia orgánica, lo que hizomucho más difícil poder encontrar alguna recuperación. Con este resultado logramosreafirmar lo que nos dice la literatura: “Una planta sobrealimentada con algún nutrientetransportado en algún contaminante u otro, gasta sus recursos de forma indiscriminadahaciendo que sus recursos se agoten rápidamente y este ser se atrofie, al igual que suambiente”.Tratamiento 3: La planta que fue regada con shampoo, creció la primera semana, aúnque de forma muy lenta (figura 2), y al cabo de esta primera semana la planta también seatrofió, quedando con hojas de un verde oscuro bastante diferente al de la planta control(figura 5 y gráfico 1). También sus raíces fueron más gruesas y cortas, lo que no lepermitió absorber de buena manera sus nutrientes y el agua para seguir desarrollandose.También le brotaron muchas menos hojas. Además el frasco en el que se encontraba nose produjo matiera orgánica como en la planta control, haciendo mucho más difícil elproceso de crecimiento.Planta control: Esta planta no nos trajo mayores sorpresas, tuvo al principio uncrecimiento pausado (figura 1 y 3), pero normal, lo que le permitió llegar a ser más grandeque todas las demás sin ningún problema y logró sobrevivir duránte todo el experimento(figura 7 y gráfico 1); y nos dimos cuenta de esto debido a que el frasco en donde eseencontraba se llenó de materia orgánica (musgo). Y las raíces que sacó la planta fueronlargas y gruesas y sus hojas fueron verdes y grandes, además de ser bastantes.V. DISCUSIÓNAlgunos estudios mencionan que al utilizar aguas negras que contengan detergentes parairrigación, pueden contaminar los suelos y por consiguiente los cultivos. Así por ejemplose ha observado que el ABS (tipo de detergente) inhibe en un 70% el crecimiento de lasplantas como el girasol en concentración de tan sólo 10 ppm. y en un 100% a 40 ppm.Esto de una u otra forma se relacionan con nuestros resultados, ya que las plantas
  7. 7. regadas con aguas con detergentes no germinarón en ningún momento del experimento.Aunque es recomendable probar los efectos con distintas concentraciones, tipos dedetergentes y especies distintas, ya que la toxicidad puede variar de acuerdo a estosfactores.Los resultados obtenidos en el tratamiento 2, puede deberse a un proceso verificado enalgas, altos niveles de nitratos y fosfatos2, se puede esperar un crecimiento explosivo dealgas, debido a una sobrealimentación. Los nitratos afectan a un tipo especial de algas,las Cryptocorinas, ya que estas plantas son muy sensibles a ellos. Los síntomasempiezan con pequeños hoyos en las hojas o en los márgenes de las hojas. Finalmente,toda la planta se deshace. Esto se verifico al final de la tercera semana en las plantastratadas con agua+aceite.VI. CONCLUSIONESLos resultados indican que la hipótesis planteada; las plantas regadas con agua potablesin contaminantes (control) crecerán y vivirán durante todo el transcurso del experimento,estaría corroborada, ya que las plantas sobrevivieron y crecieron hasta más allá de laduración de la experiencia.La hipótesis las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirán durante eldesarrollo de la investigación, en cierta medida se corroboro a excepción de las tratadascon shampoo, que se mantuvieron vivas durante todo el experimento, aunque con uncrecimiento menor y las tratadas con aceite que a pesar que finalmente murieron semantuvieron vivas durante una gran parte del experimento. Esto no estaba consideradodentro de la hipótesis, siendo un resultado relevante y que posibilita el plantearse otrahipótesis: Los efectos que tienen los contaminantes domiciliarios sobre el crecimiento delas plantas depende del tipo de contaminante y del tiempo de exposición.Cabe señalar que las plantas tratadas con detergente se mueren porque poseentensoactivos que destruyen lentamente las membranas celulares que están construidasde lípidos y proteínas, lo que hace que la planta no controle la permeabilidad de dichasmembranas.Es importante señalar que la falta de bibliografía más especializada en relación al tema, aexcepción de la que existen en Internet, que no es suficientemente detallados ni rigurosospara tomarlos como referencias de discusión, le entrega un valor extra a la investigacióncomo aporte al conocimiento sobre los efectos que ciertos contaminantes domiciliariostienen sobre le crecimiento de las plantas y la preocupación que la sociedad debe tenersobre el tema.VII. CIBERGRAFÍA1. http://www.nceas.ucsb.edu/nceas-web/kids-sp/kdesb/2001postersession.html2.http://64.233.169.104/search?q=cache:LadCsD-6jJkJ:aquaplant-chile.cl/aguadulce/plantas/InfoPlantas/Problemas_plantas/problemas_en_plantas.htm+ox%C3%ADgeno+y+crecimiento+plantas&hl=es&ct=clnk&cd=5&gl=cl&client=firefox-a3. http://www.elergonomista.com/fisiologiavegetal/mineral.htm4. http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_del_medio_h%C3%ADdrico
  8. 8. 5. http://www.aguamarket.com/sql/temas_interes/233.asp6. http://www.explora.cl/nuevo/nacional/medioteca_exp.php?id=24VII. ANEXOS
  9. 9. Figura 1. Muestra el crecimiento de las plantas de poroto a la segunda semana de iniciado el experimento. Se ve claramente que las plantas regadas con solución de agua+aceite están más grandes y la mayoría a crecido (izquierda de la foto) y las regadas con detergente están muertas derecha de la foto). Figura 2. Plantas regadas con agua+shampoo al principios del proyecto, se observa un crecimiento aunque límitado.Figura 3. Plantas regadas sólo con agua Figura 4. Plantas regadas con agua+aceite(control) al principio del proyecto, se observa un al principio del proyecto, se observa uncrecimiento normal, ero a una tasa menor que crecimiento mayor que las regadas sólo conlas regadas con agua+aceite. agua. Figura 5. Plantas regadas con Figura 6. Plantas regadas con agua+aceite agua+shampoo, al final del al final del proyecto, se observa que se están proyecto, se observa que se marchitando y final mente mueren.
  10. 10. mantienen vivas, pero pequeñas.Figura 7. Plantas control, se observan Figura 8. Plantas regadas conagua+detergente Sanas y vivas al final del experimento. Al principio y al final delproyecto, nuca hubo . crecimiento Crecimiento del tallo (cm) 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 tiempo (semanas) tratamiento tratamiento tratamiento contro 1 2 3 lGrafico 1. Muestra las variaciones en crecimiento de las plantas tratadas con los trestipos de contaminantes.

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