Ozono bueno, ozono malo

Cardosanto, endemismo mediterráneo estudiado en el Jardín Botánico Cardosanto, endemismo mediterráneo estudiado en el Jardín Botánico

Hay un ozono que nuestra propia actividad humana es capaz de producir. Este llamado ozono troposférico se considera es el contaminante atmosférico más nocivo que actúa sobre las plantas, un efecto que además se agrava en las especies mediterráneas.

El ozono es uno de los constituyentes naturales del aire que respiramos, está compuesto por tres átomos de oxígeno (O3), y es altamente oxidante debido a la inestabilidad de su estructura molecular y tóxico a concentraciones elevadas. En determinadas circunstancias puede tener efectos corrosivos sobre materiales y, a determinadas concentraciones, efectos dañinos sobre los tejidos de los seres vivos.

 

En la estratosfera, a unos 20 km de altura sobre la superficie terrestre, se encuentra la llamada capa de ozono u ozono estratosférico. Sería el que se conoce como ozono bueno, ya que forma la capa beneficiosa que absorbe la radiación UV proveniente del sol y evita así que llegue a la superficie de la Tierra.

 

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Pero mucho menos conocido es el ozono de la troposfera, capa de la atmósfera situada sobre la superficie de la Tierra hasta una distancia de unos 10 Km, que está en contacto con los seres vivos y se le llama ozono troposférico. Está producido por la acción del hombre y puede encontrarse en concentraciones superiores a las naturales, actuando entonces como un contaminante atmosférico por sus efectos nocivos sobre el medio, por eso también lleva la etiqueta de ozono malo.

 

¿Por qué ozono malo?

Este ozono cuando se encuentra en unas determinadas concentraciones puede considerarse un contaminante atmosférico por sus efectos nocivos. Se trata de un contaminante secundario de origen fotoquímico, es decir, no emitido directamente a la atmósfera, sino formado mediante reacciones fotoquímicas, en presencia de luz solar, a partir de contaminantes primarios, que tienen su origen en los combustibles fósiles, y que son aquellos que se emiten directamente a la atmósfera.

 

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Los precursores del ozono son fundamentalmente los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COVs), los cuales se emiten de manera natural o como consecuencia de las actividades humanas. La época con mayores niveles de ozono suele coincidir con el verano debido a una mayor presencia de radiación solar.

 

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En la actualidad, el ozono (O3) troposférico es considerado como el contaminante atmosférico más importante de los que actúan sobre las plantas, causando graves pérdidas en cosechas e induciendo una serie de efectos nocivos en la vegetación nativa. Además es un problema que se agrava en el Mediterráneo pues es un área crítica para la formación de fotooxidantes.

 

Trabajando con plantas mediterráneas

El Mediterráneo es una zona densamente poblada así que abundan por tanto los precursores del O3, que se ha descrito como un gran reactor fotoquímico donde la intensa radiación solar, las altas temperaturas y los procesos de recirculación de las masas de aire contaminadas favorecen la formación de este contaminante. Como consecuencia, las concentraciones de O3 alcanzan niveles fitotóxicos.

 

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Pistacia lentiscus

 

En el laboratorio de Anatomía Vegetal del Jardín Botánico, que lleva el nombre del que fue nuestro maestro en las técnicas anatómicas el profesor Julio Iranzo, hemos venido trabajando desde hace años en colaboración con el Centro de Estudios del Mediterránea (CEAM) en el estudio de los efectos del O3 troposférico sobre la anatomía e histología de las hojas de plantas.

 

Hemos estudiado decenas de especies con resultados muy interesantes, como en Pistacia spp.Acer spp., Vibusnum spp., Vitis spp., Centranthus ruber, Pinus spp. o Abies spp. Decidimos también estudiar especies endémicas raras o amenazadas para tratar de conocer la acción del O3 sobre sus tejidos. Una de las elegidas fue Lamottea diania (Webb) G. López ya que en estudios anteriores demostramos que el ozono producía efectos deletéreos en su reproducción, incluyendo una reducción significativa en el número de flores producidas por la planta y un aumento en la producción alterada de la célula del polen.

 

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Los acantilados y las zonas rocosas configuran el hábitat de Lamottea diania 

 

Esta especie presenta sinonimia con Carthamus dianius (Webb) Coincy y Carduncellus dianius (Webb), pertenece a la familia de las compuestas y destaca su carácter evolutivamente aislado. Es un endemismo (microareal) emblemático en España en gran riesgo de desaparición a medio plazo.

 

El interés del estudio de esta especie es evidente ya que el Catálogo Nacional de Especies Amenazadas la presenta dentro de la categoría de plantas De interés especial, y la IUCN (International UnionforConservation of Nature) la cataloga como «VU» (vulnerable, en alto riesgo de extinción en estado silvestre a medio plazo). Los criterios y subcriterios para su catalogación son C2a, declinación continua en el número de individuos maduros estando todos ellos en una sola sub-población, y D2, área de ocupación menor de 100 km2 o en menos de 5 poblaciones.

 

Y en el laboratorio…

Los ejemplares estudiados fueron sometidos a diferentes concentraciones de ozono ambiente en el sitio experimental durante un período de exposición de 120 días y en cámaras de atmósfera controlada. Unas crecieron en aire filtrado y otras en atmósferas con 15 ppb y 30ppb de O3. El objetivo de este estudio era comprobar el efecto del ozono sobre el desarrollo de los tejidos reproductivos, ya que los daños producidos en hojas ya se habían estudiado anteriormente. Aunque existen muchos estudios sobre los efectos de este contaminante en las partes vegetativas de las plantas, son muy escasos los realizados sobre el desarrollo del polen.

 

 

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Micrografía óptica de una sección transversal de una flor madura con las anteras abiertas. A la izquierda no afectada y a la derecha afectada, mostrando granos de polen vacíos

 

Así pues vimos que el ozono produce efectos evidentes sobre el desarrollo de las flores de Lamottea diania, aunque menos evidentes a nivel macroscópico que los producidos en las hojas. En cuanto a los pétalos, presentan efectos parecidos a los que se manifiestan en las hojas pero mucho menos agresivos, ya que en ningún caso hemos apreciado los colapsos celulares típicos de hojas tratadas durante mucho tiempo. También se observa una progresiva degradación de las paredes celulares de su parénquima, lo que se traduce en un debilitamiento de las paredes y la pérdida de forma de las células.

 

Además, cuando las flores se encuentran en un estadio intermedio de desarrollo, es decir, cuando ya se ha producido la meiosis, comienzan a verse síntomas claros del efecto del ozono. En muchas anteras se observan sacos polínicos con granos de polen en desarrollo que aparecen totalmente vacíos o con grandes deformaciones cuando se observan con el microscopio óptico. Es más, en algunos casos hemos apreciado aberraciones en algún saco polínico.

 

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Micrografía óptica de una sección transversal de flor madura. Detalle de una antera con polen no afectado a la izquierda. A la derecha los granos de polen sí están afectados, evidente en contenido celular

 

En cuanto al último estadio de desarrollo, cuando las anteras están maduras y listas para la dehis-cencia, se observan numerosos daños, y hemos apreciado flores con sus estambres aberrantes sin desarrollar sus sacos polínicos. Los granos de polen aparecen en muchos casos vacíos o con su contenido celular muy afectado o en proceso de degradación, y sus paredes también se ven afectadas.

 

El microscopio óptico nos permite diferenciar un número significativo de anteras abortadas, probablemente por el insuficiente aporte de sacarosa floemática proveniente de las hojas. Pero además, las anteras que aparentemente se encuentran en condiciones tienen los granos de polen alterados ya que, por una parte hay un porcentaje de ellos que carecen de contenido celular, y por otra, en los que tienen contenido, el citoplasma está muy dañado, con una gran cantidad de vacuolas, reducido número de ribosomas, mitocondrias deformes, contenido poco denso y protoplasto celular separado de la intina.

 

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Micrografía electrónica de LTSEM de una sección de polen maduro en el interior de una antera. No afectado a la izquierda y afectado a la derecha, con una alteración marcada en su contenido celular 

 

Este conjunto de alteraciones provocan, por una parte, una disminución de las anteras y, por otra, una disminución de los granos de polen con capacidad de emitir tubo polínico en las anteras aparentemente normales. De todo ello se infiere que, independientemente de lo que pudiera suceder con el gineceo, la capacidad reproductiva de la planta se ve alterada por la baja tasa de producción de polen. Podemos, por tanto, concluir que los niveles cada vez mayores de ozono en el este de España pueden representar una amenaza grave para el endemismo Lamottea diania.

 

En el Laboratorio de Anatomía Vegetal “Julio Iranzo” del Jardín Botánico de la Universidad de Valencia investigan Francisco J. García Breijo y José Reig Armiñana

Francisco José García Breijo

Profesor titular de la Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ecosistemas Agroforestales. Unidad Docente de Biología Vegetal, Botánica Sistemática y Geobotánica. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural

Sitio Web: www.biovegetal.es

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