ESTUDIO DEL RENDIMIENTO FOTOSINTÉTICO DE LAS
PLANTAS DE AJARDINAMIENTO "Diverciencia 2021”
Equipo de investigación: Álvaro Abad / Claudia Anaya / Sebastián
Dulham / Elena López-Aguado / Alicia Moraleda / Noelia Punzón /
Paula Torres
Profesores: Ana Belén Yuste Martínez ([email protected]) / Luis
Miguel López-Privado ([email protected])
I.E.S. CONSABURUM
Carretera de Urda s/n
45700 CONSUEGRA (Toledo)
Teléfono 925.480.377 / Fax 925475871
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ÍNDICE
1. ABSTRACT .............................................................................................................................2
2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................2
3. METODOLOGÍA.....................................................................................................................3
4. RESULTADOS ........................................................................................................................8
5. CONCLUSIONES ....................................................................................................................9
6. BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................10
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1. ABSTRACT
El principal objetivo del presente trabajo es comparar el rendimiento fotosintético
de distintas especies de plantas de ajardinamiento, para determinar cuál de ellas es
más eficiente en la absorción de CO2 y que sea esa especie la utilizada en parques y
jardines para así contribuir mejor a la mitigación del cambio climático. Ello supone
llevar a cabo Soluciones basadas en la Naturaleza (SbN), que son acciones que se
fundamentan en el funcionamiento de los ecosistemas para hacer frente a desafíos
actuales tales como el cambio climático. Además, no sólo proporcionan beneficios
medioambientales sino también económicos y sociales.
Nuestra hipótesis de partida se basa en que aquellas especies con mayor superficie
foliar serán capaces de captar más cantidad de luz y por tanto conseguir una mayor
producción primaria, siendo más eficaces desde el punto de vista fotosintético y, por
tanto, para reducir los niveles de dióxido de carbono atmosférico.
The main objective of this work is to compare the photosynthetic efficiency of
different species of landscaping plants, to determine which of them is more efficient in
absorbing CO2. This species should be the one used in parks and gardens in order to
better contribute to climate change mitigation. This means carrying out Nature-Based
Solutions (NBS), which are actions that are based on the functioning of ecosystems to
face current challenges such as climate change. In addition, they provide not only
environmental benefits but also economic and social benefits.
Our starting hypothesis is based on those species with a larger leaf surface will be
able to capture more light and therefore achieve a higher primary production, being
more effective from the photosynthetic point of view and, therefore, to reduce the
levels of atmospheric carbon dioxide.
2. INTRODUCCIÓN
El cambio climático está provocado, entre otros factores, por el incremento de la
concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que ocasiona que un
mayor porcentaje de la radiación quede atrapada en la misma, produciendo así una
subida de temperatura a escala global.
La mitigación climática está relacionada con los intentos de ralentizar el proceso de
cambio climático global. Esto se puede hacer de dos maneras:
• Reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.
• Absorbiendo el dióxido de carbono atmosférico.
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Una de las mejores formas de lograr dicha mitigación es concentrarse en la
reforestación, aumentando la biomasa para la absorción de CO2 al ser los ecosistemas
naturales y modificados muy eficaces para combatir el cambio climático a través de su
función de sumideros de carbono al absorber las emisiones de CO2. Mediante la
fotosíntesis las plantas capturan dióxido de carbono atmosférico para sintetizar
materia orgánica, utilizando luz solar y expulsando oxígeno, siendo considerada como
un mecanismo natural que mantiene el equilibrio de nuestro planeta y la biodiversidad
que en él habita.
Según un estudio elaborado por la Universidad de Sevilla en 2007, los árboles que
más CO2 pueden eliminar del ambiente son los pinos, en concreto dos especies muy
comunes en España, el pino carrasco (Pinus halepensis) y el pino piñonero (Pinus
pinea). Se calcula que un ejemplar maduro de este tipo de conífera puede llegar a
absorber hasta 50 toneladas de dióxido de carbono al año, es decir, es capaz de
absorber las emisiones generadas por 30 coches de tamaño media que hagan 10.000
km al año.
Pero, ¿qué ocurre con los arbustos? ¿Cuáles son capaces de absorber más dióxido
de carbono? El rendimiento fotosintético se puede medir de varias formas, mediante
el consumo de CO2 y mediante la síntesis de materia orgánica (producción primaria).
Con este trabajo se pretende comparar el rendimiento fotosintético de distintas
especies de plantas de ajardinamiento, para determinar cuál de ellas es más eficiente
en la absorción de CO2 y que sea esa especie la utilizada en parques y jardines para así
contribuir mejor a la mitigación del cambio climático.
El estudio ha sido desarrollado por alumnos de 2º de Bachillerato, con la finalidad
de realizar una investigación real, intentando conseguir cambios en nuestro entorno, y
con la metodología adecuada para favorecer el aprendizaje entre iguales.
3. METODOLOGÍA
Se eligieron para nuestro estudio
cuatro especies de plantas de las utilizadas
comúnmente en el acondicionamiento de
parques y jardines.
Las especies seleccionadas, con
asesoramiento del vivero local, fueron:
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• Adelfa (Nerium oleander): Son árboles o arbustos
hasta de 3-4 m de altura, perennifolios.
Originariamente se encontraba como planta nativa
en una amplia zona que cubría las riberas de la
cuenca del mar Mediterráneo hasta China. Se ha
difundido ampliamente por todas las zonas con
clima propicio como planta ornamental. En Estados
Unidos se ha introducido como cultivo ornamental,
incluso urbano y en carreteras; también en restauración, como después del
huracán de 1990, cuando se plantó en grandes cantidades en Texas. Gracias
a su espectacular floración es una especie muy cultivada en jardines y
medianeras de carretera.
• Ciprés limonero (Cupressus macrocarpa): Es un
árbol de hoja perenne que se considera una
conífera por poseer estructuras reproductivas
llamadas conos que protegen las semillas, similares
a las piñas del pino. Su origen es Mediterráneo, del
norte de Italia, y puede alcanzar hasta los 6 metros
de altura. Su follaje es de un color verde
amarillento y el perfume de sus hojas recuerdan al
limón. Se adapta a cualquier clima, exposición y
sustrato. Es una planta muy versátil y decorativa a
la hora de adornar nuestros jardines, patios, vestíbulos, terrazas e incluso el
interior de nuestros hogares siempre y cuando tenga suficiente luz y
frescor.
• Evónimo (Euonymus compacto): Es uno de los
arbolitos/arbustos de hoja perenne más populares.
Alcanza una altura de 2 a 8 metros, aunque
normalmente no se le deja crecer más de 3 metros.
Su fácil cultivo y mantenimiento, así como su
resistencia a la poda y a las enfermedades, hacen
de él una planta estupenda para tener en casi
cualquier tipo de jardín. Con origen en Japón,
Corea y China, tiene las hojas de color verde muy
compactas y es resistente a terrenos secos,
calcáreos y la salinidad.
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• Tuya (Thuja aurea nana): Es una conífera de porte
arbustivo y una forma globosa. Muy densa y
compacta, con ramas erectas y abundantes
ramillas flexibles. Tiene su origen en Irán y China y
puede alcanzar hasta el metro y medio de altura.
Se utiliza principalmente en jardinería para
macetas, grupos, ejemplares aislados, rocallas, etc.
El rendimiento fotosintético de estas plantas se midió de dos maneras:
a) Cálculo de la producción primaria neta: la producción primaria neta es la
energía almacenada en el nivel trófico de los productores por unidad de
tiempo. Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo. Suele
expresarse en g C/m2 ∙ día, siendo C el carbono orgánico.
Para su cálculo, se pesaron las plantas con la maceta al inicio del experimento y
al mes siguiente. También se calculó de manera aproximada la superficie
ocupada por cada una de ellas (base por altura), y se rellenó la siguiente tabla:
ESPECIES DE PLANTAS
PARÁMETROS ADELFA CIPRÉS EVÓNIMO TUYA
Incremento de
biomasa
(g C)
Superficie (m2)
Tiempo
(días)
RESULTADO
(g C/m2 ∙ día)
b) Consumo de CO2: para contabilizar el consumo de dióxido de carbono por cada
una de las plantas estudiadas, se construyó una estructura hermética individual
con alambre de hierro y plásticos. Para ello se usaron 4 soportes universales de
laboratorio por planta, uno por esquina. En dichos soportes se enrolló alambre
de 1’6 mm de calibre para unirlos en parejas formando un arco. Después, se
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unieron los arcos en la parte central con más alambre. De este modo se
consiguió crear una estructura ojival estable.
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A continuación, se instalaron sensores en cada una de las plantas:
sensor de CO2, sensor de temperatura y humedad del aire y sensor de
humedad de la tierra. De este modo se han podido controlar las variables que
influyen en la fotosíntesis, a excepción de la intensidad lumínica, puesto que las
plantas se han colocado en el mismo lugar para que recibieran la misma
cantidad de luz.
Los sensores se han cableado
y programado con Arduino, para
recoger los datos y posteriormente
analizarlos más detenidamente.
Por último, las plantas se han
tapado con un plástico (gracias a la
estructura metálica construida) y
sellado con silicona y celo ancho con
el objetivo de crear unos
contenedores herméticos. Por tanto, registrando los niveles de dióxido de
carbono dentro de cada estructura se podrá saber qué especie de planta
disminuye con más éxito su concentración, es decir, que especie consume más
CO2 y por tanto es más eficiente desde el punto de vista fotosintético.
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Finalmente aparece un cuadro resumen de las acciones realizadas cada mes:
ACCIONES DESARROLLADAS Y TEMPORALIZACIÓN
ENERO 2021 Búsqueda de información sobre rendimiento fotosintético y
Soluciones basadas en la Naturaleza.
Elección de las plantas de ajardinamiento a estudiar
FEBRERO 2021 Construcción de la estructura metálica para las plantas.
Creación del Arduino y cableado de los sensores.
MARZO 2021 Pesado inicial de las plantas y medida de su superficie.
Cerramiento de las plantas con plástico.
Puesta en marcha de las mediciones.
ABRIL 2021 Análisis preliminar de los primeros resultados.
Creación de un sistema de medición mediante LabVIEW para
un mejor registro, almacenamiento y visualización de los
datos. En colaboración con los compañeros del Ciclo
Formativo de Energías Renovables.
4. RESULTADOS
Los resultados obtenidos en cuanto a la medición del rendimiento fotosintético de
las plantas estudiadas usando el cálculo de la producción primaria neta fueron los
siguientes:
ESPECIES DE PLANTAS
PARÁMETROS ADELFA CIPRÉS EVÓNIMO TUYA
Incremento de
biomasa
(g C)
300
100
200
200
Superficie (m2)
0,49 0,09 0,29 0,17
Tiempo
(días)
30
30
30
30
RESULTADO
(g C/m2 ∙ día)
20,4
37,1
23
39,2
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Como puede observarse, la tuya seguida del ciprés limonero son las plantas que
presentan mayor aumento de biomasa por unidad de tiempo y por tanto mayor
asimilación de dióxido de carbono.
En cuanto a los datos obtenidos por los sensores, las variables que afectan a la
fotosíntesis (intensidad lumínica, temperatura y humedad) han registrado valores muy
parecidos en las cuatro plantas estudiadas.
La concentración de CO2 atmosférico dentro de los recintos construidos ha sido de
media un 20% menor que la concentración de dióxido de carbono en el resto del aula
donde se situó el experimento.
La especie de plantas que más rebajó los niveles de CO2 de su habitáculo fue la
tuya, seguida del ciprés limonero y el evónimo. La planta que registró una menor
absorción de dióxido de carbono fue la adelfa. Estos datos coinciden con los
registrados sobre el aumento de biomasa, siendo además las diferencias poco
significativas entre las dos coníferas.
5. CONCLUSIONES
La actividad fotosintética teniendo en cuenta tanto el cálculo de la producción
primaria neta como el consumo de dióxido de carbono nos indica que hay un mayor
eficiencia fotosintética en la tuya y el ciprés limonero, no coincidiendo con nuestra
hipótesis inicial de que aquellas especies con mayor superficie foliar serán capaces de
captar más cantidad de luz y por tanto conseguir una mayor captura de CO2. En
cambio, sí coinciden estos datos con el estudio de la Universidad de Sevilla en 2007,
donde fueron los pinos los árboles más eficientes en la absorción de dióxido de
carbono, perteneciendo éstos al grupo de las coníferas como las dos plantas que más
CO2 absorben de nuestro estudio.
Además, a lo largo del proyecto nos hemos encontrado con que la concentración
dióxido de carbono en el exterior estaba en torno a 350-380 ppm, y en el interior llegó
incluso a niveles inferiores de 100 ppm al no haber ventilación, llegando un momento
en el que la actividad fotosintética descendió debido probablemente a la deficiencia de
CO2. Este hecho coincide con estudios realizados en invernaderos acerca del
rendimiento fotosintético.
Teniendo en cuenta las variables mencionadas, se va a continuar con la
experimentación ventilando las construcciones en función de la cantidad de CO2
detectada por los sensores, y se va a implementar un sistema de registro de datos
mediante LabVIEW en colaboración con los compañeros del Ciclo Formativo de
Energías Renovables.
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6. BIBLIOGRAFÍA
Discoli, C. A.; Barbero, D. A. 2001. “Insustentabilidad urbano-
energéticaambiental. Determinación y cuantificación de contaminantes aéreos
y sumideros”. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente 5.
Figueroa Clemente, M. E. (Coord.) (2007). ““Evaluación de la capacidad de
sumidero de CO2 de la vegetación arbórea y arbustiva susceptible de ser
utilizada en la red de carreteras de Andalucía. Generación de un modelo
estacional de funcionamiento de sumideros y aplicación a un caso práctico””.
Consejería de Obras Públicas y Transportes Junta de Andalucía.
Figueroa, M. E. y Redondo, S. (Coord.) (2007). “Los sumideros naturales de CO2.
Una estrategia sostenible entre el cambio climático y el Protocolo de Kyoto
desde las perspectivas urbana y territorial”. Colección: Pensamiento Global: Las
Claves del Mundo Actual. Publicaciones de la Universidad de Sevilla y Muñoz
Moya Editores.
Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP) (2009). “Técnicas en
fotosíntesis y bioproductividad”. Colegio de Posgraduados Chapingo Edo.
México.
Seoane, F. A.; Evans, J. M. (2001). “Beneficios del arbolado urbano evaluación
del balance entre secuestro, demanda energética y otros impactos”. Avances en
Energías Renovables y Medio Ambiente 5.