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El efecto nocivo del daño por ozono en las plantas


Un equipo de investigación dirigido por el profesor Amos Tai, profesor asociado del Programa de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad China de Hong Kong (CUHK), ha cuantificado y visualizado con éxito el impacto de la contaminación del aire de Hong Kong, especialmente el contaminante del ozono en las plantas y el medio ambiente.


por la Universidad China de Hong Kong (CUHK)


Aunque el experimento se llevó a cabo en una zona rural y en primavera, que generalmente tendría una concentración promedio de ozono más baja, el nivel de contaminantes aún alcanzó un nivel lo suficientemente alto como para causar un daño significativo a la planta bioindicadora. El hallazgo fue publicado recientemente en Atmosphere.

Hong Kong es una de las ciudades más densamente pobladas del mundo, con millones de personas viviendo y trabajando cerca de carreteras transitadas con grave contaminación del aire . Entre los diversos contaminantes del aire, el ozono superficial es de particular preocupación. Según los resultados de monitoreo de la calidad del aire de 2019 anunciados por el Departamento de Protección Ambiental, el nivel promedio de ozono ha aumentado en los últimos 20 años, a pesar de que la calidad general del aire y los otros cuatro contaminantes principales están en una tendencia de mejora.

El ozono se produce principalmente fotoquímicamente a partir de gases precursores antropogénicos como los compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno que emiten los vehículos. El ozono puede causar daños considerables a la salud humana y del ecosistema. Se ha demostrado que la fitotoxicidad del ozono daña la fotosíntesis, reduce el intercambio de gases, induce la senescencia temprana de las hojas y retrasa el crecimiento tanto en la vegetación natural como en los cultivos. A medida que las plantas juegan un papel vital en la regulación del medio ambiente, el daño inducido por el ozono en las plantas puede acelerar aún más la degradación ambiental, con graves consecuencias para la salud humana.

Sitio de campo en el «jardín de ozono» en CUHK donde los frijoles están expuestos al nivel de ozono ambiental. El equipo seleccionó un tipo de frijol arbustivo desarrollado por el Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido para investigar el impacto de la contaminación por ozono en el ecosistema. El equipo de investigación cuenta la cantidad de flores en cada maceta individual en el jardín de ozono. Crédito: Universidad China de Hong Kong (CUHK)
El foliar de la planta está dañado por la alta intensidad de ozono, mostrando así más manchas rojas. Crédito: Universidad China de Hong Kong (CUHK)
Se usó un sistema de fotosíntesis de Li-cor para medir la tasa fotosintética de la planta. Crédito: Universidad China de Hong Kong (CUHK)
El equipo establece una estación meteorológica en el jardín de ozono que monitorea la micrometeorología del sitio de campo y los datos se utilizan para modelar el impacto del ozono en la fotosíntesis. Crédito: Universidad China de Hong Kong (CUHK)

El profesor Tai y su equipo de investigación establecieron un jardín experimental al aire libre para monitorear, cuantificar y comprender los mecanismos del daño por ozono en las plantas. En este campo experimental, denominado «jardín de ozono», el equipo cultivó cultivares de frijoles con diferentes sensibilidades al ozono como bioindicador de los impactos locales de la contaminación del aire en los ecosistemas.

El profesor Tai está entusiasmado con el establecimiento del «jardín de ozono». «Tal jardín de ozono al aire libre se ha construido en muchos lugares de los Estados Unidos y Europa, pero este es el primero de su tipo en el sur de China. Los datos obtenidos de este jardín son «Es esencial para demostrar el impacto de la contaminación del aire en las plantas en condiciones ambientales locales específicas y para derivar parámetros importantes de ecofisiología y biometeorología que se pueden utilizar para construir un modelo de sistema terrestre relevante a nivel regional con fines predictivos».

La especie de frijol que se elige muestra un patrón distintivo de manchas rojas en las hojas de acuerdo con el nivel de ozono en la atmósfera. Y hay dos genotipos de frijoles, uno sensible y otro resistente, que muestran una sensibilidad diferente al ozono. Los frijoles son suministrados por el Centro de Ecología e Hidrología, Reino Unido. El Dr. Felix Leung, líder del proyecto, descubrió que el frijol genotipo sensible al ozono sufre un mayor daño foliar inducido por el ozono, con más manchas rojas y una mayor tasa de mortalidad. Las plantas de genotipos sensibles también producen un 30% más de flores que los genotipos resistentes. Este es el resultado de la floración inducida por el estrés causada por el ozono, que provoca que la planta produzca más flores y, por lo tanto, mantenga su posibilidad de fertilización y reproducción.

Los resultados muestran que el nivel de ozono en Hong Kong es lo suficientemente alto como para causar daños significativos a las plantas, incluso en el campo, como el campus de CUHK. Tiene implicaciones importantes para los agricultores de Hong Kong y el sur de China, donde sus cultivos sufren de contaminación por ozono. Este experimento también proporciona evidencia para apoyar una política de aire limpio que reduce las emisiones de vehículos en Hong Kong. Se continuará trabajando en el experimento para investigar la fisiología de los frijoles bajo diversas concentraciones de ozono en un ambiente controlado.


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