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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias Escuela de Ciencias
PROFESOR PATROCINANTE Dra. Alejandra Zúñiga-Feest Instituto de Geociencias Facultad de Ciencias
Efecto de la sequía en dos especies nativas con requerimientos lumínicos contrastantes: Aextoxicon punctatum R. et Pav. y
Embothrium coccineum J.R. et. G. Forster
Tesis de Grado presentada como parte de los requisitos para optar al Grado de Licenciado en Ciencias Biológicas.
PAULA ESTER ALVARADO NAVARRO VALDIVIA – CHILE
AÑO 2010
II
III
Agradecimientos
Agradezco a Dios cada instante de mi vida y por acompañarme en cada momento de este
hermoso recorrido, gracias por las oportunidades entregadas y por la hermosa familia en la que
me has hecho crecer, gracias por el privilegio de ser amada.
Agradezco a mi familia, por ayudarme a cumplir uno de mis sueños, a mis padres por su amor y
comprensión, en especial a mi madre por su sacrificio, sin ella el anhelo de estudiar en la
universidad no podría haberse llevado a cabo.
Agradezco a los amigos, a los que han estado desde el principio y a los que fui conociendo en el
camino, gracias por su apoyo, su preocupación y su cariño.
Agradezco en especial a Ignacio, quien fue mi familia en esta ciudad desconocida, gracias por tu
compañía y por cada detalle que hizo muy feliz mi vida, te llevo en mi corazón.
Agradezco a mi profesora patrocinante Dra. Alejandra Zúñiga, por la confianza que depositó en
mí, por su constante apoyo en mi formación y por acogerme en su laboratorio. Al mismo tiempo
agradezco a todos mis compañero de laboratorio, sin el traspaso de sus conocimiento, jamás
hubiera aprendido en tan poco tiempo todo lo que hoy en día se, gracias por su paciencia, tiempo
y amistad, a Ángela, Mabel, Mauricio y a mi compañera y amiga Valeria que me impulso en esta
aventura.
Agradezco a quienes han sido parte importante de mi vida en Valdivia, al Hogar Austral por su
acogida, a las tías por su cariño, a las amigas; Naty, Irma, Ina, Anto, Kathy, Cindy, Cote, Marce,
Alma, Gaby, Ingrid y a muchas más que hicieron que esta experiencia sea más entretenida.
Agradezco a los amigos de la vida, a Paula, Anita, Cinthia, Martina, Mabel, Ricardo, José y a mi
congregación Iglesia Filadelfia Osorno, por su preocupación, apoyo y amor.
Agradezco también a la Escuela de Ciencias, al Instituto de Geociencias de la Universidad
Austral de Chile y al Proyecto Fondecyt Nº 11086162, que financió este trabajo.
Gracias…
IV
“Porque nada hay imposible para Dios” (Lucas 1:37)
A mi mami…
V
INDICE
1. RESUMEN
VIII
SUMMARY
IX
2. INTRODUCCIÓN 1 2.1 Bosques templados, características y condiciones climáticas
2.1.1 Bosques nativos templados en Chile 2.1.2 El clima en los bosques templados
2.2 Factores abióticos y su influencia en las plantas 2.2.1 Efecto sobre la intensidad lumínica sobre las plantas 2.2.2 Efecto del déficit hídrico sobre las plantas 2.2.3 Efecto combinado de sombra y sequía
2.3 Características generales del modelo de estudio 2.4 Hipótesis 2.5 Objetivos
1 1 1 4 4 7
12 13 15 16
3. MATERIALES Y MÉTODOS 16 3.1 Procedencia del material vegetal 3.2 Diseño experimental
3.3 Variables y parámetros medidos
16 17 18
3.3.1 Crecimiento en altura 3.3.2 Medición de biomasa 3.3.3 Área foliar especifica (SLA) 3.3.4 Desempeño del aparato fotosintético 3.3.5 Potencial hídrico 3.3.6 Evaluación de la vitalidad
18 19 19 20 20 21
3.4 Análisis estadísticos
22
4. RESULTADOS 23 4.1 Contenido hídrico en el suelo y en las plántulas. 23
4.1.1 Contenido relativo de agua del suelo. 4.2.2 Potencial hídrico
23 24
4.2 Funcionalidad del aparato fotosintético 4.3 Incremento relativo en altura 4.4 Efectos de la sequía y la intensidad lumínica sobre la biomasa.
25 27 27
4.4.1 Crecimiento relativo en biomasa 4.4.2 Distribución de biomasa 4.4.3 Perdida de biomasa foliar 4.4.4 Relación Vástago/ Raíz.
27 28 29 30
VI
4.5 Área foliar específica 4.6 Vitalidad y mortalidad
31 31
5 DISCUSIÓN
34
6 LITERATURA CITADA
41
ANEXOS
INDICE DE TABLAS Páginas
Tabla 1 Principales diferencias entre hojas de sombra y hojas de sol en especies forestales
6
Tabla 2 Efecto de la intensidad lumínica en plántulas de A. punctatum y L. philippiana
6
Tabla 3 Perdida de biomasa foliar en Embothrium coccineum
30
INDICE DE FIGURAS
Páginas Figura 1
Respuesta de la fotosíntesis neta a la luz en hojas de plantas C3 de sol y de sombra
7
Figura 2 Evaluación de la transpiración por mes en: D. winteri, E. coccineum, G. avellana, A. punctatum y E. cardifolia
11
Figura 3 Distribución de los individuos en el invernadero
17
Figura 4 Procedimiento para determinar el potencial hídrico foliar mediante cámara de presión (Bomba de Scholander)
21
Figura 5 Representantes de cada nivel para evaluación de calidad morfológica en plántulas de E. coccineum (a) y A. punctatum (b)
22
Figura 6 Registro de humedad del suelo durante el período de duración del ensayo para los cuatro tratamientos
24
Figura 7 Efectos de la sequía y la sombra en el potencial hídrico 25
VII
Figura 8 Efectos de la sequía y la intensidad lumínica sobre la tasa de fotosíntesis, transpiración, conductancia estomática y eficiencia del uso del agua (WUE).
26
Figura 9 Efecto de la sequía y la intensidad lumínica en el crecimiento relativo altura en E. coccineum y A. punctatum.
27
Figura 10 Efectos de la sequía y la intensidad lumínica en el incremento relativo en biomasa en E. coccineum y A. punctatum
28
Figura 11 Efecto de la sequía y la intensidad lumínica en la distribución de biomasa en E. coccineum y A. punctatum.
29
Figura 12 Efectos de la sequía y la intensidad lumínica en la razón Shoot/ Root de E. coccineum y A. punctatum
30
Figura 13 Efecto de la intensidad lumínica y la sequía sobre SLA en E. coccineum y A. punctatum
30
Figura 14 Efectos de la intensidad lumínica y la sequía en la vitalidad de E. coccineum y A. punctatum
32
Figura 15 Efecto de la sequía y la intensidad lumínica en la sobrevivencia de E. coccineum y A. punctatum
33
INDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Resistencia a la sequía en especies nativas de los bosques
templados de Chile
Anexo 2 Distribución geográfica de Aextoxicon punctatum y Embothrium coccineum
Anexo 3 Resultados preliminares sobre la resistencia a la sequía en E. coccineum y A. punctatum y efecto de la temperatura en el crecimiento de A. punctatum
Anexo 4 Condiciones de luz y temperatura durante el ensayo de sequía en el invernadero
VIII
1. RESUMEN
El principal objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta frente a la sequía de dos especies
nativas con requerimientos lumínicos contrastantes; Embothrium coccineum (intolerante a la
sombra) y Aextoxicon punctatum (tolerante). Se plantea la hipótesis de que E. coccineum, por ser
un especie intolerante, sería menos afectada al tratamiento de sequía a plena luz en comparación
con A. punctatum, y sucedería lo contrario en el tratamiento de sombra-sequía. En tanto para A.
punctatum se espera un alto porcentaje de sobrevivencia en ambas intensidades lumínicas con
riego.
Se realizaron tratamientos combinados de sequía y cantidad de luz (plena luz y sombra), donde se
utilizaron plántulas de 6 meses de edad. Se evaluó el crecimiento, la tasa de fotosíntesis (A),
conductancia estomática (gs), transpiración (E), la anatomía foliar, al igual que el contenido
relativo de agua del suelo, la sobrevivencia y vitalidad de las plántulas en el transcurso del
experimento.
El estrés hídrico más severo se presentó en el tratamiento de sequía a plena luz, donde el CRA
suelo descendió más rápido que en el tratamiento sombra-sequía, lo que significó la mortalidad
de los individuos a partir del día 20, presentando E. coccineum una cinética de mortalidad menos
pronunciada que A. punctatum. En la condición de sombra, la sequía se logró recién al día 40,
siendo E. coccineum la primera en sufrir daño. Sólo E. coccineum disminuyo significativamente
su tasa de fotosíntesis, de transpiración y conductancia estomática, siendo el tratamiento control
el que presentó los valores altos y sombra-sequía, los menores. Ambas especies son afectadas
cuando la sequía es severa, siendo irreversible el daño provocado.
Los resultados sugieren que existiría una mayor probabilidad de que las especies sombra
tolerantes como A. punctatum puedan sobrevivir a la sequía, debido a que esta es menos intensa
en la sombra. Situación que se puede dar al interior del bosque. La especie intolerante mostró una
disminución en los parámetros fotosintéticos (A, E, gs) como morfológicos evaluados,
comportándose como una especie ahorradora de agua, que podría soportar sequías leves (no
prolongadas), al contrario a A. punctatum quien se comporta como una especie derrochadora de
agua. El tratamiento sombra-sequía fue el que mas afecto el crecimiento de ambas especies,
siendo la mas perjudicada E. coccineum. Se cumplieron ambas hipótesis.
IX
SUMMARY
The main objective of this study was to evaluate the drought response of two native species with
contrasting light requirements, Embothrium coccineum (shade-intolerant) and Aextoxicon
punctatum (tolerant). It was hypothesized that E. coccineum for being a shade-intolerant species
would be less affected by drought treatment in the full light compared with A. punctatum, and the
opposite would happen in the shade-drought treatment. As for A. punctatum were expected to
have a high survival rate in both light intensities treatments with irrigation.
Combined treatments were carried out dry and light intensity (full light and shade), 6 months
seedlings were used. Growth rate, photosynthesis rate (A); Transpiration (E), estomatic
conductance (gs) was evaluated and also foliar anatomy (SLA), relative water content at soil and
survival oate lf seedlings in the course of treatment.
The most severe water stress was present in the treatment of drought in the full light, where water
content decrese faster than shade drought treatment, which meant the mortality of individuals
from the day 20. E. coccineum presented mortality kinetics less pronounced than A. punctatum.
In the condition shade, drought was achieved only on day 40, being E. coccineum the first to
suffer present damage. Only E. coccineum decrease significatly their rate of photosynthesis (A),
transpiration (E) and stomatal conductance (gs), compared with control treatment, the highest
values were found in control and the lowest in shade-drought. Both species were affected
significatively when drought is severe, being irreversible damage.
The results suggest that there would be more likely that shade-tolerant species as A. punctatum
can survive drought, because this is less intense in the shade. Situation that may occur in the
interior forest. intolerant species (E. coccineum) showed a decrease in photosynthetic parameters
(A, E, gs) and morphological parameters evaluated, behaving as a water-saving species, that
could withstand mild drought (not long), contrary to A. punctatum behaves like a kind wasteful of
water. Shadow drought treatment was that most affects the growth of both species, being the most
affected E. coccineum. Both hypotheses were fulfilled.
1
2. Introducción
2.1 Bosques templados, características y condiciones climáticas.
2.1.1 Bosques nativos templados en Chile.
Los bosques cubren en conjunto el 30% de la superficie de la tierra (FAO, 2006). En Chile un
17,8% del territorio nacional corresponde a bosque nativo. Los bosques nativos son una reserva
de biodiversidad, hábitat y fuente de alimento. Los bosques nativos de Chile se clasifican como
bosques templados. Estos están presente en zonas con una marcada estación fría, pero no muy
prolongada, y un amplio rango de temperatura y precipitación siendo estas características
limitantes para el crecimiento arbóreo. Se ubican en forma continua aproximadamente entre el río
Maule (35º S) y Tierra del Fuego (55º S) (Armesto, 1995).
Los bosques nativos de Sudamérica austral (Chile y Argentina), aunque contienen en total menos
especies que los bosques tropicales, los ambientes semidesérticos y las mesetas andinas,
constituyen una reserva mundial de la biodiversidad. Condición que se debe a que presentan una
biota particularmente rica en endemismos locales, con gran número de géneros y familias
monoespecíficas de plantas y animales, descendientes de antiguos linajes únicos en el planeta. La
conservación de estos ha sido posible por su condición de isla biogeografía a través de varios
millones de años (Armesto et al., 1996).
2.1.2 El clima en los bosques templados
El clima es un factor clave que determina la distribución de plantas, animales y la composición
del suelo (Ciesla, 1996).
Chile presenta una fuerte variación climática, el clima va pasando gradualmente de una condición
desértica a mediterránea, y luego a una de clima oceánico o templado costero lluvioso, hacia el
2
sur. El clima en Chile manifiesta una influencia mediterránea identificada por veranos con fuerte
disminución de las precipitaciones y aumento de la temperatura, con duraciones variables año a
año. De norte a sur se produce un aumento gradual de las precipitaciones de 1500 mm a los 39º S,
hasta más de 4500 mm a los 47º S (Armesto, 1995).
En el clima templado se produce un ritmo estacional el cual es una adaptación a las condiciones
desfavorables del invierno, en especial a las bajas temperaturas. Al extender su rango de
distribución a climas más polares o a mayores altitudes en las cordilleras, los árboles adaptar sus
órganos y tejidos y sus propios ritmos fenológicos (Donoso, 2004). La longitud de la estación de
crecimiento es un factor climático común de gran importancia. El momento de iniciación y del
cese del crecimiento, varía mucho geográficamente; las especies se adaptan entonces
latitudinalmente y altitudinalmente a las condiciones climáticas (Donoso, 2004).
Entre los factores del clima a los cuales las especies vegetales responden adaptándose son los
extremos de humedad y sequedad ya que, si los árboles no tienen las cantidades mínimas de agua
disponible oportunamente, no logran formar bosques densos. Produciéndose como consecuencia
el reemplazo de estos por otros tipos de vegetación como los matorrales, las estepas o
formaciones de bosques muy abiertos (Donoso, 2004).
Cuando el clima induce estrés hídrico se aumentan algunos daños causando indirectamente la
mortalidad de árboles, debido a efectos agudos y de breve duración tales como la interrupción
irreversible de la columna de agua presente en el interior del tronco y las hojas. El estrés hídrico
crónico y prolongado debilita y termina matando los árboles ya sea directamente por privación de
carbono, o indirectamente debido a los ataque de plagas (McDowell et al., 2008).
3
El cambio climático, que esta ocurriendo en el mundo, produciría el aumento de la temperatura
media, cambios en las precipitaciones, en el número de días sin heladas y en la frecuencia e
intensidad de las tempestades (Ciesla, 1996).
Para Chile, se indica que sería afectado por significativos cambios en las precipitaciones,
señalando que para la zona norte se produciría un aumento en otoño, que habría una pérdida
generalizada de precipitación en la zona central, del orden del 40% en las tierras bajas y la zona
sur del país exhibiría patrones similares durante otoño e invierno pero la precipitación disminuiría
significativamente en verano (40%) y primavera (25%) (Claro, 2007). El mismo estudio estima
que las temperatura aumentaran sobre el territorio continental, respecto de la media actual entre
2º C y 4º C, tornándose de esta manera el clima considerablemente más cálido.
En la actualidad alrededor de un tercio de las tierras del mundo son demasiado secas para el
crecimiento de los árboles. Muchas zonas arboladas y terrenos boscosos están localizados en
zonas climáticas marginales, en las que la productividad neta de la vegetación primaria está muy
limitada por el agua (Valladares, 2004).
Puesto que los árboles crecen relativamente lento pero pueden morir rápidamente, es sumamente
importante evaluar el potencial y las consecuencias de un fenómeno de muerte regresiva
generalizada inducida por el clima. Una sequía intensa puede matar en pocos meses o años
árboles centenarios. Por consiguiente, la mortalidad forestal desencadenada por la sequía puede
determinar en el ecosistema cambios veloces en zonas muy extensas (Allen et al., 2009).
Es por lo descrito anteriormente y por las predicciones realizadas para nuestro país que es
importante cuestionarnos: ¿Conocemos el funcionamientos de nuestros bosques?, ¿Hasta que
margen son capaces de tolerar nuestras especies nativas las fluctuaciones climáticas? y ¿Como se
4
verán afectadas estas, si las zona que hoy en día son templadas lluviosas comienzan a sufrir una
transición para adoptar características del clima mediterráneo (veranos calientes y secos)?
El reclutamiento de plántulas en el bosque es una de las etapas más críticas en la sobrevivencia y
regeneración de los bosques. La sequía y los extremos de temperatura son uno de los principales
factores abióticos que afectan el crecimiento, la sobrevivencia y reproducción de las plantas
(Money et al., 1991). No se sabe como el crecimiento inicial de las plántulas podría ser afectado
en sequía en los bosques templados de Sudamérica. Hay distintas velocidades de crecimiento en
las especies arbóreas, que en general se relacionan con el nivel de sombra tolerancia (Lusk, 2002).
El crecimiento se ve influenciado por factores como la temperatura, la disponibilidad hídrica y el
rendimiento fotosintético a través de la intensidad de luz que regula la tasa de fotosíntesis.
2.2 Factores abióticos y su influencia en las plantas
2.2.1 Efecto de la intensidad lumínica sobre las plantas
El tipo y la cantidad de radiación disponible influye en numerosos procesos fisiológicos,
morfogenéticos y reproductivos de plantas y animales, y afecta de forma muy significativa al
funcionamiento general del ecosistema (Kohen et al. 1995).
La disponibilidad de luz determina en buena medida el nicho ecológico de muchas plantas. Un
buen ejemplo es el nicho de regeneración de especies forestales en zonas templadas y tropicales,
donde es ya clásica la distinción entre especies pioneras que requieren mucha luz y especies no
pioneras tolerantes de sombra. Para que la luz pueda explicar la coexistencia de las especies en un
determinado hábitat se ha planteado la hipótesis de la repartición interespecífica de la luz, la cual
presenta tres premisas (Brokaw y Busing, 2000):
a) que exista un gradiente de disponibilidad lumínica
5
b) que las especies muestren una distribución diferencial a lo largo de este gradiente
c) que exista un compromiso en el rendimiento de cada especie a lo largo de este gradiente de
forma que las que se desarrollan bien a la sombra no lo hagan de la misma forma al sol y
viceversa (Sack y Grubb, 2001).
Se ha observado que las especies tolerantes a la sombra son más sensibles a sufrir fotoinhibición
en zonas abiertas y que su longevidad foliar es mayor que la de las especies intolerantes de
sombra. Esto puede ser explicado por el hecho de que la tolerancia a la sombra está basada en la
capacidad de sobrevivir durante largo tiempo, gastando pocos fotoasimilados ya que las
ganancias por fotosíntesis son escasas. Por ello especies de hojas duras y ricas en compuestos
secundarios que disminuyan la pérdida de biomasa por herbivoría son más apropiadas
comparadas con hojas fotosintéticamente más activas (Coley et al. 1985, Kitajima 1994).
Se ha observado que la respuesta plástica a la luz en rasgos morfológicos es mayor en especies
tolerantes a la sombra (Tabla 1), mientras que la plasticidad en rasgos fisiológicos es mayor en
especies propias de zonas bien iluminadas (Valladares et al. 2002b, Niinemets y Valladares 2004).
Datos no publicados, Zuñiga-Feest, señalan que plántulas recién emergidas de Aextoxicon
punctatum poseen una alta tasa de sobrevivencia en comparación con Laureliopsis phillipiana
(ambas especies sombra tolerante), cuando ambas fueron sometidas a un experimento de plena
luz, demostrando de esta forma que hay especies que ante una eventual apertura del dosel se
verían muy dañadas por la intensidad luminica (Tabla 2).
Entre los parámetros más estudiados para evaluar el nivel de sombra tolerancia está el área foliar
específica (SLA) que es el principal determinante en las diferencias interespecíficas en el
crecimiento a la sombra, mientras que la tasa fotosintética por unidad foliar (ULR) lo es al sol
6
(Kitajima 1994, Kitajima y Bolker 2003). A su vez las hojas crecidas al sol poseen tanto mayores
puntos de compensación como de saturación en comparación con las de sombra (Figura 1).
Tabla 1. Principales diferencias entre hojas de sombra y hojas de sol en especies forestales (Bustos, 2009).
Hojas de sombra Hojas de Sol Poseen más clorofila por unidad de peso
Poseen menos clorofila por unidad de peso
Mas delgadas y membranosas
Mas gruesas y coriáceas
Menos tejido conductor y de resistencia mecánica
Mas tejido conductor o de resistencia mecánica
Menos capas de epidermis y parénquima
Mas capas de epidermis y parénquima
Hojas mas grandes, con espacios intercelulares y tejido esponjoso
Hojas mas pequeñas y con menos espacios intercelulares.
Menor número de estromas por unidad de superficie, pero de mayor tamaño
Mayor número de estromas por unidad de superficie.
Fuente de información: Donoso 1981 Tabla 2. Efecto de la intensidad lumínica en plántulas de A. punctatum y L. phillipiana (Zúñiga- Feest, datos no publicados).
Sobrevivencia
Recién emergidas
Especies Plena luz Sombra
A. punctatum 96,67 ± 3,33 100,0 ± 0,0
L. phillipiana 20,00 ± 10,00 96,67 ± 3,33
7
Figura 1. Respuesta de la fotosíntesis neta a la luz en hojas de plantas C3 de sol y de sombra (Adaptado de Azcón-Bieto, 2000). 2.2.2 Efectos del déficit hídrico sobre las plantas.
El agua influye en la mayoría de los procesos fisiológicos, tales como la fotosíntesis, la
respiración, la síntesis de compuestos químicos, la división y elongación celular, el transporte de
elementos esenciales y la termorregulación foliar de las plantas (Azcón-Bieto, 2000). El agua sale
de la hoja (transpiración) por diferencias de presiones (potencial hídrico) y entra a la raíz
(absorción) por osmosis, reponiendo el agua perdida; la pérdida por transpiración y la ganancia
de agua son correlativas. Por lo tanto, una especie con alta disponibilidad de agua podrá mantener
esta correlación, pero ¿Qué sucede si la cantidad de agua disponible desciende por periodos
prolongados?
La falta de agua o déficit hídrico es la tensión o estrés que actúa sobre las plantas, para la cual se
producen dos tipos de respuestas en los organismos: respuestas que tienden a evitar o prevenir la
tensión (mecanismos evitadores) y mecanismos o adaptaciones que permiten soportar o resistir el
8
estrés (mecanismos tolerantes). Las respuestas o mecanismos para afrontar esta situación han
sido denominadas estrategias; las cuales son características para cada especie (Valladares, 2004).
Se reconocen dos estrategias: evitación y tolerancia.
Mecanismos para evitar la sequía.
Las especies que evitan la sequía serían especies homeohídricas (comportamiento hídrico estable)
o bien “reguladoras” en el sentido de Hickman (1970), ya que regulando la transpiración evitarían
tensiones excesivas en el xilema, mientras que las especies tolerantes serían “conformistas” según
este mismo autor. Las especies que utilizan la estrategia de evitación del estrés hídrico,
maximizan la absorción de agua (Ej. sistemas radicales profundos) o bien minimizan las pérdidas
de agua (cierre de estomas rápido y sensible a ligeros descensos del contenido hídrico de los
tejidos o al potencial hídrico, valores en general bajos de conductancia estomática, paredes
celulares poco elásticas que inducen cambios rápidos de potencial hídrico en respuesta a
pequeñas pérdidas de agua, hojas pequeñas, bajas tasas de transpiración), dentro de esta estrategia
encontraríamos dos mecanismos evitadores: uno por derroche de agua, el cual permite mantener
hidratados los tejidos en plena sequía siempre que el acceso al agua del suelo y su distribución
interna por el xilema no sea limitante, y otro por ahorro de agua, donde se reduce la pérdida de
agua mediante cierre estomático, se reduce la transpiración cuticular y la superficie transpiratoria,
y se aumenta la resistencia hidráulica de las raíces o por acumulación de agua (Levitt, 1980).
- Cierre estomático: Los estomas son la principal vía de intercambio gaseoso en las plantas. Sus
mecanismos de cierre y apertura controlan las pérdidas de agua. Así, en periodos de sequía,
cuando la demanda evaporativa es mayor, el cierre estomático permite reducir las pérdidas de
agua, lo cual puede permitir el mantenimiento de potenciales hídricos y contenidos hídricos
9
relativos más cercanos a la saturación, y por lo tanto el mantenimiento de la turgencia celular (De
Herralde, 2000).
- Reducción de la superficie transpiratoria: principalmente las pérdidas de agua se producen a
través de la superficie foliar, cuanta más superficie foliar haya se darán mayores pérdidas
potenciales. Se han descrito diferentes formas de reducción: a nivel foliar podemos hablar de
enrollamiento o pliegue para reducir la superficie expuesta (Blum, 1989) y de abscisión foliar.
Otro aspecto que contribuye a la reducción de la transpiración es la reorientación de las hojas y
brotes para reducir la captación de energía (Elheringer y Werk, 1986), que implica una menor
tasa de transpiración por unidad de superficie transpirante. La morfología de la cubierta vegetal
también tiene influencia: un follaje compacto y denso permite una mayor retención de agua por
efecto de la ventilación y el balance térmico (Nobel, 1991).
- Adaptaciones de las raíces: en plantas ahorradoras se reduce la pérdida de agua modificando las
raíces (reduciendo la superficie radicular y disminuyendo la permeabilidad para evitar pérdidas
en suelos muy secos). Las plantas gastadoras consiguen la evitación de la sequía mediante el
incremento de la absorción de agua que permite mantener una mayor tasa de transpiración y de
fotosíntesis. Lo que solo es posible si se mantiene la turgencia y el contenido relativo de agua
elevado en la planta, para ello absorbe tanta agua como la que transpira. La absorción se
mantiene incrementando la superficie radicular pero no la aérea disminuyendo la relación
Vástago/ Raíz.
Mecanismos para tolerar la sequía
Son aquellos mecanismos que permiten que la planta siga siendo funcional aunque haya pérdidas
de agua y se produzca un déficit hídrico. Las plantas tolerantes a potenciales hídricos bajos
10
poseen dos tipos de mecanismos: los destinados al mantenimiento de la turgencia celular (ajuste
osmótico y ajuste elástico) y los que permiten la tolerancia a la deshidratación (tolerancia
protoplasmática).
- El ajuste osmótico: es una acumulación activa de solutos que lleva a una disminución del
potencial osmótico a plena turgencia y en el punto de marchites y que permite mantener la
turgencia celular a bajos potenciales hídricos (Morgan, 1984): ello permite mantener el
crecimiento celular, la apertura estomática y la fotosíntesis, favorecer la supervivencia a la
deshidratación y explorar un mayor volumen de agua del suelo (Chavez et al., 2002). Los solutos
que se acumulan activamente son básicamente azúcares solubles y aminoácidos. Entre los
aminoácidos que más importancia tienen en el ajuste osmótico cabe destacar la prolina y la
glicina-betaina (Gibon et al., 1997; Nolte et al., 1997).
- Ajuste elástico: Las paredes de las células vegetales presentan propiedades plásticas y elásticas
y son estas últimas las que generan el potencial de turgencia en células vivas. La plasticidad
posibilita la extensión permanente de las células en crecimiento.
Aunque la relación entre el déficit hídrico y la elasticidad no es demasiado clara, si se puede decir
que el incremento de la elasticidad tisular permite el mantenimiento de la turgencia a contenidos
relativos de agua bajos.
- Tolerancia protoplasmática: es el mecanismo que permite mantener las células vivas a
contenidos relativos de agua muy bajos.
Para el caso de las especies siempreverdes de los bosques templados de Chile, la tolerancia
protoplasmática (déficit crítico subletal o resistencia plasmática) fue evaluada en 53 especies
perteneciente a cuatro tipos de bosques (esclerófilo, caducifolio, nordpatagónico o valdiviano y
subantártico), siendo las especies con una mayor resistencia plasmática Nothofagus dombeyi y
11
Embothrium coccineum. Por ejemplo para Nothofagus dombeyi el valor indicado es de 78%, lo
que significa que las hojas de estas especies pueden soportar un intenso desecamiento, sin sufrir
daños permanentes. Las especies que registraron una menor resistencia fueron Buddleja globosa
y Aextoxicon punctatum (Weinberger et al., 1973; Alberdi, 1995) (Anexo 1). En el anexo 1 se
añade información proporcionada por Alberdi, sobre la transpiración cuticular en las 53 especies,
donde se puede señalar que las especies arbóreas que presentan una menor transpiración son las
sombra tolerante como Aextoxicon punctatum y Laureliopsis philippiana. Por otra parte, Huber et
al., 1986, usando un sistema artificial de riego, con árboles de mayor edad (brinzales) muestra
que hay diferencias en la tasa de transpiración por mes entre Aextoxicon punctatum y Embotrium
coccineum siendo para esta última su máximo registro en el mes de enero con aproximadamente
23 (litros/m2/mes) y para Aextoxicon punctatum su tasa de transpiración máxima en los meses de
verano, alcanzando 37 (litro/m2/mes) en diciembre, Figura 2.
Figura 2. Evaluación de la transpiración por mes en: D. winteri, E. coccineum, G. avellana, A. punctatum y E. cardifolia El circulo rojo indica los meses de mayor transpiración. Las flecha indica el mes en que A. punctatun (verde) y E. coccineum (amarilla) presentaron una mayor transpiración (adaptado de Huber et al.,1986).
12
2.2.3 Efecto combinado de sombra y sequía.
La luz y el agua son dos factores que co-varían e interaccionan, particularmente en ambientes
secos, por lo tanto las respuestas de las plantas a la luz van a estar muy afectadas por la
disponibilidad hídrica (Valladares y Pearcy 1997). El estrés hídrico, como cualquier otro estrés,
limita la capacidad de la planta de emplear fotosintéticamente la luz que absorbe. Por tanto altera
la tolerancia a la sombra (o a pleno sol) de forma que ésta tolerancia es en realidad un concepto
relativo y no absoluto para cada especie.
La sombra también limita la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas, pero puede ser
beneficiosa en ecosistemas áridos al reducir el sobrecalentamiento, la transpiración excesiva y la
fotoinhibición que las plantas exhiben en las zonas abiertas (Valladares y Pearcy 1997, Flores y
Jurado 2003).
La tolerancia a la sombra obtenida para una misma especie bajo distintas condiciones ambientales
puede ser distinta y varían con tendencia a disminuir, cuando el agua es limitante (Abrams y
Mostoller 1995, Valladares y Pearcy 2002). Por ejemplo, Valladares et al., 2004, estudiaron 4
especies mediterráneas: Quercus ilex y Q. coccifera (especies ahorrativas de agua) y Pistacia
lentiscus y P. terebinthus (especies gastadoras de agua), las cuales fueron sometidas a sequía
combinada con diferente intensidades lumínicas. Entre los resultados se obtuvo que: las especies
de Quercus fueron más plásticas y tolerantes a la plena luz y a la sequía, comparado con las
especies de Pistacia, y además sobrevivieron por más tiempo en suelos más seco y exhibieron
una fotoinhibición menos pronunciada. Del mismo modo al observar los fenotipos de sol y de
sombra, concluyeron que los individuos de sombra, sobrevivieron por más tiempo y que las
especies ahorradoras de agua al controlar mejor la transpiración, extienden su sobrevivencia
(Valladares et al., 2004).
13
A nivel morfológico cabe plantear que si una planta creciendo en condiciones limitantes de agua
y luz invierte mucha biomasa en su parte aérea para captar luz, quedará en mala situación para
captar agua y generar una mayor biomasa radicular (Tilman 1988).
Las características anatómicas y morfológicas de las plantas determinarían de este modo que la
especies tolerantes de sombra no puedan tolerar también la sequía, lo que se conoce como
compromiso (trade-off) entre la tolerancia a la sombra y a la sequía (Smith y Houston 1989).
No se sabe como una menor disponibilidad hídrica del suelo puede afectar a especies con
características de requerimiento lumínico contrastantes, considerando que las condiciones
climáticas están en un proceso de cambio y que la probabilidad de que ambos factores interactúen,
intensidad lumínica y sequía, siendo estas más intensas. Dentro de los bosques templados de
Sudamérica las dos especies modelos de estudio elegidas presentan una amplia distribución
geográfica y requerimientos lumínicos contrastantes correspondiendo a la mas sombra tolerante
(Aextoxicon punctatum) y la mas sombra intolerante (Embothrium coccineum) (Donoso, 2006;
Lusk y Del Pozo, 2002).
2.3 Características generales de las especies en estudio
Embothrium coccineum (Familia: Proteaceae) es una especie endémica de los bosques templados
del sur de Sudamérica. En Chile crece desde Curico-Linares (alrededor de 35º S) en la región
mediterránea hasta Tierra del Fuego (Isla Hoste), cerca de los 56º S (Rodríguez et al., 1983)
(Anexo 2). En Argentina crece de Neuquén (39º S) hasta Tierra del Fuego (55º S). Se encuentra a
una altitud de 1200 m sobre el nivel del mar, entre rangos extremos de temperatura y de lluvia.
Las medias anuales de temperatura en su rango norte de crecimiento es de 15º C y en su rango sur
es de 5º C. Habita en áreas con una precipitación anual muy variable de 600 a 4500 mm (Donoso,
14
2006). E. coccineum requiere cierto nivel de humedad para sobrevivir, lo cual ocurre en altitudes
sobre 500 m.s.n.m. cerca de cursos de agua. Bajo los 41º S, donde existen menos limitaciones
hídricas o altas temperaturas durante el verano, las poblaciones son más abundantes y mejor
desarrolladas (Alberdi y Donoso 2004). En gran parte de su distribución en la Cordillera de los
Andes E. coccineum crece en suelos dominados por trumaos, pero su presencia esta determinada
por las condiciones de humedad y no por la profundidad o fertilidad de los suelos estos (Donoso
2006).
Aextoxicon punctatum (Familia: Aextoxicaceae) es una especie endémica de los bosques
templados de Sudamérica. Presenta un extenso largo latitudinal (30º- 43ºS) restringido
principalmente a la vertiente occidental de la Cordillera de la Costa (Anexo 2). En la Cordillera
de la Costa, presenta una distribución mas continua en la zona del clima templado lluvioso de
Chile (39º- 43º S), formando bosques casi puros desde el nivel del mar hasta casi los 150
m.s.n.m., mezclándose a mayores altitudes con los elementos característicos del tipo forestal
siempreverde hasta aproximadamente los 250 m.s.n.m. (Donoso, 2006). Se extiende en su
extremo sur hasta la Isla Guafo (43º- 40ºS), al sur de la Isla grande de Chiloé. En la zona de clima
mediterráneo de Chile (34º-39º S) se restringe solo a las quebradas costeras desde los 20 a 400
m.s.n.m. En términos generales Aextoxicon punctatum requiere de condiciones de temperatura
moderada y humedad atmosférica.
Gran parte del sustrato en que habitan los bosques de Aextoxicon punctatum en la Cordillera de la
Costa corresponde a roca de tipo metamórfico, pero en las zonas costeras son comunes los
sustratos sedimentarios. En la Cordillera de los Andes crece fundamentalmente en suelos trumaos
de origen volcánico.
15
Hipótesis:
a) Debido a que la resistencia a la sequía se asocia con ambientes de plena luz, se espera que
Embothrium coccineum J.R. et. G. Forster presente una mayor resistencia a la sequía comparado
con Aextoxicon punctatum R. et Pav. cuando esté en condiciones de plena luz, dicha tolerancia
debería ser menor cuando E. coccineum esté sometido a sombra.
b) Debido a que A. punctatum presenta tolerancia a plena luz a nivel de plántula y mayores tasas
de transpiración, se espera que sobreviva más en condiciones de riego tanto en sombra como a
plena luz, pero no así en sequía.
Objetivo general:
Evaluar la tolerancia a la sequía bajo dos ambientes lumínicos contrastantes, a nivel morfológico
y fisiológico en dos especies con requerimientos lumínicos contrastantes: Aextoxicon punctatum
(sobra tolerante) y Embothrium coccineum (sobra intolerante).
Objetivos específicos:
- Comparar las respuestas fisiológicas y morfológicas de ambas especies en condiciones de
sequía y ambiente lumínico contrastante (plena luz y sombra).
- Estudiar las respuestas fotosintéticas y transpiratorias de ambas especies y su relación con el
crecimiento.
16
3. Material y método
3.1. Procedencias del material vegetal
Se utilizaron 60 plántulas de 6 meses de ambas especies Aextoxicon punctatum (olivillo) y
Embothrium coccineum (notro). Las semillas de Aextoxicon punctatum fueron recolectadas en el
predio Llancahue, distante a 10 Km. de Valdivia. Las semillas de Embothrium coccineum
corresponden a Curiñanco, Valdivia (39º44 50,3 S; 73º 22 17,1 W) XIV Región, Chile. Las
semillas fueron lavadas y puestas a pre-germinar en ácido giberélico, con una solución de 250
ppm durante un día, para posteriormente ser mantenidas en placas petri en cámara de cultivo a
una temperatura de 20° C, posteriormente después de observar la emergencia de la radícula
fueron trasladadas a tierra de hoja en un contenedor de 175 ml y mantenidas con riego a
capacidad de campo, en condiciones de invernadero.
3.2. Diseño experimental
Las plántulas con dos hojas verdaderas fueron trasplantadas a bolsas de plástico de 1 litro, se
utilizó como sustrato una mezcla de tierra de hoja y arcilla ambas en la misma proporción,
mantenidas a capacidad de campo en invernadero. Posteriormente los individuos fueron regados
una vez antes de iniciar los tratamientos con Phostrogen usado 0,2 g L-1, fertilizante completo en
proporción NPK: 14:10:27.
El experimento fue realizado en condiciones de invernadero manteniéndose el riego tres veces
por semana. Una vez realizado todos los pasos previos al ensayo, se procedió a distribuir de
forma aleatoria los individuos que serían sometidos a los tratamientos (Figura 3).
17
El ensayo constó con 2 intensidades lumínicas diferentes: plena luz (bajo invernadero) y sombra,
la cual se consiguió instalando casetas con un armazón de madera de 70 x 70 x 60 cm. cubierta
completamente por una doble capa de malla raschell 60% negra. En ambas intensidades
lumínicas se pusieron 26 plántulas por especie, las cuales fueron divididas en dos tratamientos,
control (riego) y sequía (ausencia de riego). Finalmente el diseño consistió en 4 tratamientos:
control (C), sequía (Se), sombra (S) y sombra- sequía (SS).
Para registrar la temperatura e intensidad lumínica durante el experimento se instalaron dos
sensores meteorológicos (HOBO, Onset Computer Corporation, USA) los cuales registraron las
condiciones de temperatura (º C) y la intensidad lumínica (Lux) para cada condición: plena luz y
bajo malla. Para registrar el contenido hídrico del suelo se utilizó un sensor de humedad del suelo
(ECH2O Dielectric aquameter probe, Decagon Devices Inc, USA) el cual entregó la cantidad de
agua por volumen de suelo a intervalos de tiempo constante. Las condiciones ambientales se
muestran en el Anexo 4 y Figura 6.
Figura 3. Distribución de los individuos en el invernadero. El cuadrado en gris representa las casetas donde se ubicaron los tratamientos de sombra y sombra-sequía para ambas especies, los tratamientos fuera de los cuadrados corresponden a control y sequía ambos se encontraban a plena luz (los colores indican la especie y las letras los tratamientos, siendo rojo: E. coccineum; amarillo: A. punctatum; C: control; Se: sequía; S: sombra; SS: sombra-sequía).
18
Duración del experimento:
El ensayo se llevo a cabo desde el mes de diciembre del 2009. El 20 de Enero del 2010 se
interrumpió el riego en los tratamientos Se y SS, llevando los registro de humedad a partir de esa
fecha y hasta el 31 de marzo en que se cosecharon las plántulas. El experimento de sequía se
corresponde con la época de mayor frecuencia de sequías en la región y la época de máximo
crecimiento de las especies estudiadas.
3.3 Variables y parámetros medidos
Las variables morfológicas que se consideraron fueron altura total (cm.), incremento relativo en
altura (%), la distribución de biomasa (grs.), incremento relativo en biomasa (%), la relación
tallo/ raíz y índice de área foliar (cm2/grs.). Las variables fisiológicas fueron la tasa de
fotosíntesis (A), la fotosíntesis instantánea (Q ambiental/A). Se evaluó, además, la tasa de
transpiración (E) la conductancia estomática (gs) usando un analizador de gases infrarrojo
(IRGA, ADC Lci pro, Bioscientific). También se evaluó el potencial hídrico (Ψh) de las plántulas
a nivel del tallo (MPa) usando una Bomba de Scholander, al final del experimento.
También se evaluó la vitalidad con un índice de daño foliar establecido visualmente como se
describe en 3.3.6 y se muestra Figura 5.
3.3.1 Crecimiento en altura
La variable altura total se midió hasta el brote más pequeño del ápice en las dos especies,
teniendo como tope inferior la sección más blanqueada entre la raíz y el tallo. Se hicieron
evaluaciones desde el 20 de enero hasta el 29 de marzo cada dos semanas. Se calculó el
incremento relativo en altura considerando:
19
(Altura final – altura inicial) = Diferencia de altura
((Diferencia de altura /altura inicial)* 100) = incremento relativo en altura
3.3.2 Medición de biomasa
Se realizaron dos mediciones de biomasa, la primera el 21 de enero, tomándose esta como
biomasa inicial de los tratamientos. Debido al tamaño similar de las plántulas se cosecharon
cuatro plántulas por especie. Se midió la biomasa fresca y posteriormente la biomasa seca total,
aérea (tallo y hojas) y radicular.
Durante el ensayo se llevo registro del peso seco de las hojas caídas por tratamiento en E.
coccineum. A. punctatum no presentó hojas caídas durante el ensayo.
Al finalizar los dos meses del ensayo, se cosecharon cuatro plántulas por tratamiento para cada
especie, estas fueron lavadas y pesadas (biomasa fresca) y posteriormente secadas a 60 ºC en
estufa (MMM VENTICELL 55), durante 48 horas y hasta obtener un peso constante.
Posteriormente se midió la biomasa seca total, aérea (tallo y hojas) y radicular de las plántulas
para todos los tratamientos, utilizando una balanza de precisión (ACCULAB VIC -303, USA), se
calculo el crecimiento relativo en biomasa y la distribución de biomasa.
3.3.3 Área foliar específica (SLA)
El SLA se medió al finalizar el ensayo, luego de dos meses, se utilizó una hoja por planta
cosechada, específicamente la hoja en que se tomaron las mediciones de tasa fotosintética. Se
estimó la superficie total (cm2) con un área foliómetro (LiCor, LI-3100), instrumento que escanea
y calcula según las superficies de la hoja en fresco. Posteriormente, se procedió a secar las
20
muestras a 60º C durante 48 horas en estufa, hasta peso constante. El calculo del área foliar
específica es el siguiente:
Área foliar específica = Área foliar cm2 Peso seco grs. 3.3.4 Desempeño del aparato fotosintético
La fotosíntesis fue medida el 19 de marzo (58 días de sequía) donde se evalúo la fotosíntesis
instantánea con el IRGA, en 5 individuos por tratamientos (exceptuando el tratamiento de sequía
a plena luz), midiendo a la misma intensidad lumínica de cada tratamiento y a la temperatura
ambiental (aprox. de 130 y 5 µmoles de fotones a plena luz y sombra respectivamente). Se
seleccionó la tercera hoja de la planta la cual debía estar completamente expandida. Cada planta
fue medida 5 veces a un intervalo de tiempo de 1 minuto, se espero 3 minutos luego del cambio
de muestra. Una vez realizadas todas las mediciones se corrigió el área de la hoja evaluada para
estandarizar los valores adquiridos al área de la cámara del IRGA.
Los valores que se trabajaron fueron fotosíntesis instantánea (A), transpiración (E), conductancia
estomática (gs). A través de los valores entregados se calculo el WUE (eficiencia del uso del
agua) [Fotosíntesis instantánea (A) / Transpiración (E)].
3.3.5 Potencial hídrico (Ψh)
Fue evaluado por medio de una cámara de presión (Modelo PMS-1000, U.S.A), según el método
de Scholander et al. (1964). Se tomaron 4 plántulas por tratamiento. Primeramente se revisó la
cámara para de esta forma hacer las mediciones inmediatamente después de tener la plántula en
condiciones. Una vez limpia la planta se separó la parte aérea de la parte subterránea aun cuando
estaba en el macetero, haciendo un corte preciso y recto para la posterior observación. Una vez
21
separada ambas partes se procedió inmediatamente a insertarla en la cámara de la bomba, de tal
forma que el tallo resalte de ella. El tallo fue aprisionado con una goma perforada, de modo de
evitar escape de presión por los alrededores cuando ésta sea aplicada. Se midió inmediatamente el
potencial hídrico, aplicando una presión conocida de nitrógeno (N2) gaseoso por el lado lateral de
la bomba, en consecuencia la presión ejercida liberara una gota de agua proveniente de las
columnas del xilema del tallo. La presión necesaria para la liberación de la gota es equivalente al
potencial hídrico xilemático del tallo (potencial hídrico), el cual es leído en el manómetro
ubicado lateralmente en BAR (BAR * 0.1= MPa).
Figura 4. Procedimiento para determinar el potencial hídrico foliar mediante cámara de presión (según el método de Scholander). A la derecha esquema tomado de Taiz & Zeiger, del sitio Web Plant Physiology Web Topic 3.5. A la izquierda foto cámara de presión (Modelo PMS-1000, U.S.A) utilizado.
3.3.6 Evaluación de vitalidad
Se elaboró una escala cualitativa, donde se designó la calidad de cada plántula por tratamiento
según las especies, durante el ensayo, se evaluó cada dos semanas. Se definieron cuatro
categorías en las cuales se agrupó a los individuos según su apariencia siendo:
- Calidad 3 (hojas verdes y vigorosas)
- Calidad 2 (las plántula presentan hojas caídas o marchitas en E. coccineum y en A.
punctatum se presentan hojas que se comienzan a enrollar)
22
- Calidad 1 (las plántulas han perdido la turgencia, marchitas)
- Calidad 0 (plántulas muertas)
Cada categoría se muestra en la Figura 5.
Figuras 5. Vitalidad de E. coccineum (a) y A. punctatum (b) durante el ensayo de sequía, desde el más alto al más bajo: calidad 3, calidad 2, calidad 1 y calidad 0.
3.4 Análisis estadísticos
Se realizó un análisis ANOVA de dos vías para determinar diferencias entre especie y
tratamiento, además de una ANOVA desbalanceada de dos vías en las situaciones necesarias.
Luego se usó test de Tukey para identificar aquellos valores con diferencias significativas. Se
consideraron con diferencia significativa los valores P < 0.05.
Los análisis fueron realizados con Statistica 8.0, Statgrafic 5.1 y las ilustraciones gráficas con
Sigma Plot 11.0 Microsoft Office Excel 2003.
Calidad 3 Calidad 2 Calidad 1 Calidad 0
Calidad 3 Calidad 2
Calidad 1 Calidad 0
a)
b)
23
4. RESULTADOS
4.1 Contenido hídrico en el suelo y en las plántulas
4.1.1 Contenido relativo de agua del suelo
El contenido relativo de agua del suelo fluctuó de acuerdo a las condiciones a las que fueron
expuestas, simulando la realidad de las plántulas por tratamientos. Se mantuvieron 4 sensores de
humedad cada uno representando las condiciones reales para cada tratamiento, los tratamientos
controles tanto para plena luz como para bajo malla mostraron pick ascendentes en los días de
riego y descensos para los días entre estos, es importante apreciar que en condiciones de plena luz
(C, Se) la pendiente de descenso posee una mayor inclinación, alcanzándose una perdida de agua
mayor en el suelo. En el tratamiento de sequía se puede apreciar un pronunciado descenso en la
condición a plena luz llegando a un 0% de agua en el suelo alrededor del día 20. Para la sequía
bajo malla se registró un progresivo descenso llegándose al 0% en el día 45 aproximadamente.
En el momento en el que se realizaron las mediciones con el Analizador de gases infrarrojo
(IRGA), el contenido relativo de agua en el suelo en los tratamientos con riego control y sombra
era de 24,4% de agua en el suelo y para el tratamiento de sombra sequía de 0,2% de agua en el
suelo (Figura 6).
24
Figura 6. Registro de humedad del suelo durante el período de duración del ensayo para los cuatro tratamientos. Las líneas indican las fluctuaciones de la humedad del suelo (% de agua en el suelo) durante los tratamientos, siendo la línea rosada para el tratamiento de control a plena luz, línea punteada gris para el tratamiento de sequía a plena luz, línea roja para el tratamiento de sombra (S) y la línea punteada azul para el tratamiento de sombra sequía (SS). Los rectángulos representan situaciones puntuales durante el ensayo, el rectángulo azul señala el inicio de las mediciones por tratamiento, el rectángulo amarillo señala un mes de tratamiento y el comienzo de la mortalidad para los individuos sometidos a sequía a plena luz, el rectángulo verde señala el periodo en que se registro el termino del tratamiento de sequía a plena luz, por mortalidad de los individuos. 4.1.2 Potencial hídrico Se evaluó el efecto de los tratamientos en el contenido hídrico de las plántulas después de 60 días
comenzado el ensayo, siendo este un parámetro para evaluar el daño adquirido. El potencial
hídrico en las plántulas fue evaluado según el método de Scholander (descrito en 3.3.5). Debido a
la mortalidad en un 100% de los individuos del tratamiento sequía a plena luz este tratamiento no
fue evaluado. Se registraron diferencias significativas entre tratamientos, en Sombra-sequía se
registrados los valores más bajos de potencial hídrico, fluctuando de -0,9 a -3,0 en E. coccineum
y -2,2 a -3,5 en A. punctatum, Figura 7.
25
Potencial Hídrico
Tratamientos
control sombra sombra-sequía
Ψ (−
MP
a)
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
E. coccineum A. punctatum
b b
a
a
bb
Figura 7. Efecto de los tratamientos a diferentes intensidades lumínica y de sequía (bajo malla) en el potencial hídrico de las plántulas. Se evaluó el efecto de 3 tratamientos (control, sombra y sombra- sequía) en ambas especies después de transcurrido los 60 días de tratamiento. Los valores corresponden al promedio ± error estándar por tratamiento. 4.2 Funcionalidad del aparato fotosintético
Se registraron diferencias significativas entre tratamientos en la tasa de fotosíntesis instantánea,
en E. coccineum, obteniendo una mayor tasa de fotosíntesis en los individuos del tratamiento
control (de 3,04 a 5,49 µmoles m-2 s-1). En A. punctatum los valores de fotosíntesis instantánea,
no variaron significativamente entre tratamientos, Figura 8. Si hay diferencias significativas entre
especies lo cual se puede apreciar a través de la gráfica, teniendo una fotosíntesis neta mayor E.
coccineum. La transpiración varió significativamente en E. coccineum mostrándose en el
tratamiento control niveles de aproximadamente el doble con respecto a los otros tratamientos, en
A. punctatum no hay diferencias significativas entre los tratamientos. La conductancia estomática
26
para E. coccineum mostró una tendencia similar a la registrada en la fotosíntesis instantánea
(disminuye a mayor estrés). En A. punctatum se registraron diferencias significativas siendo el
tratamiento con mayor conductancia estomática el de sombra. Los valores estimados de WUE
(eficiencia del uso del agua), fluctuaron entre 1,17 y 5,88 para E. coccineum y 2,02 a 5,34 en A.
punctatum, sin diferencias significativas, Figura 8.
Fot
osin
tesi
s (A
)(µ
mol
m-2
s-1)
0
1
2
3
4
5
Tra
nspi
raci
ón (
E)
(mm
ol m
- 2s-1
)
0
1
2
3
4
5
E. coccineum A. punctatum
Tratamientos
Control Sombra Sombra - SequíaW
UE
0
2
4
6
Tratamientos
Control Sombra Sombra - Sequía
Con
duct
anci
a es
tom
atic
a (g
s)(m
ol m
-2s-1
)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Aa
Bb
Cc
* bc
* bc
* bc
Ab
* b
Bb
* b
Bb * b
Aa
* c
Aab
* bc
Bc
* c
Figura 8. Efecto de la sequía y la intensidad lumínica sobre lo fotosíntesis instantánea, la transpiración, la conductancia estomática y WUE (eficiencia del uso del agua). Evaluación realizada a los 60 días comenzado el ensayo en 5 individuos por tratamiento (promedio ± error estándar). Letras minúsculas distintas, indican diferencias significativas entre tratamientos. Letras mayúsculas distintas, indican diferencias entre tratamientos, por especie presentando solo diferencia E. coccineum (P<0,05) (* indica que no hay diferencias significativas).
27
4.3 Incremento relativo en altura
No se registraron diferencias significativas en el incremento relativo en altura. Se observa un
mayor incremento en altura en E. coccineum en el tratamiento control con aproximadamente un
29% de incremento (Figura 9). En A. punctatum hubo un incremento relativo menor siendo el
valor promedio mayor el presentado por el tratamiento de sombra-sequía con un 10,8% (Figura
9).
Tratamientos
control sequia sombra sombra-sequia
Incr
emen
to r
elat
ivo
en a
ltura
(%
)
0
10
20
30
40
E. coccineum A. punctatum
Figura 9. Efecto de la sequía y la intensidad lumínica sobre el incremento relativo en altura en E. coccineum y A. punctatum. Los valores son el promedio ± error estándar por tratamiento en cada especie, sin diferencias significativas (P<0,05). 4.4 Efectos de la sequía y la intensidad lumínica sobre la biomasa
4.4.1 Incremento relativo en biomasa Se registraron diferencias significativas solo en E. coccineum. El mayor incremento se registró en
el tratamiento control con un 800% (Figura 10), lo cual resalta la importancia del crecimiento en
biomasa que se adquiere en esta especie en la época de verano (diciembre a marzo). En A.
28
punctatum el incremento de biomasa correspondió a un 200%, sin diferencias significativas en
los tratamientos.
Tratamientos
Control Sequía Sombra Sombra-sequía
Incr
emen
to r
elat
ivo
en b
iom
asa
(%)
0
200
400
600
800
1000
E. coccineum A. punctatum
a
b
b
b
b
bb
b
Figura 10. Efecto de la sequía y de la sombra en el Incremento relativo en biomasa en E. coccineum y A. punctatum. Los valores corresponden a la estimación del incremento relativo en biomasa y son el promedio de 4 réplicas ± error estándar por tratamiento en cada especie. Las letras minúsculas indican diferencias significativas (P< 0,05) entre tratamientos.
4.4.2 Distribución de biomasa
Se generaron diferencias significativas en E. coccineum, tanto para tejido evaluado como entre
tratamientos, el control presentó la mayor biomasa, donde variaron significativamente las hojas y
la raíz con respecto a los otros tratamientos (Figura 11). En A. punctatum, no se registraron
diferencias significativas, sin embargo en el tratamiento control, sobresale el valor promedio del
peso seco de la raíz (mostrando una pequeña diferencia), Figura 11.
29
Tratamientos
Control Sequía Sombra Sombra-sequía
Hojas Tallo Raíz
Tratamientos
Control Sequía Sombra Sombra - Sequía
gram
os
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Distribución de biomasa
E. coccineum A. punctatum
Aa
Aa
*
Bb
*
Bb Bb
*
BbBb
*
Bb
Figura 11. Efecto de la sequía y la intensidad lumínica en la distribución de biomasa para E. coccineum y A. punctatum, se indica peso seco por tejido en cada tratamiento para cada especie respectivamente. Los datos fueron tomados al finalizar el ensayo y son el promedio ± error estándar por tratamiento en cada especie. Letras minúsculas distintas, indican diferencias significativas por tejido entre tratamientos, en una misma especie. Letras mayúsculas distintas, indican diferencias entre tratamientos, presentando solo diferencia E. coccineum (P<0,05) (* indica que no hay diferencias significativas). 4.4.3 Perdidas de biomasa foliar Durante el transcurso del ensayo se registro la perdida de biomasa foliar para E. coccineum, el
que se produjo después de 3 semanas en sequía. La perdida de biomasa foliar se registro para
todos los tratamientos, en la tabla 3 se señala el número de individuos en los que se observo esta
condición, el número de hojas promedio perdidas, el peso seco total por individuo y el % relativo
de biomasa perdida por tratamiento. En el tratamiento Control el 61,5% de los individuos registró
perdidas de hojas (aproximadamente 2 hojas, por individuos). El tratamiento de sombra- sequía
fue el que registro un mayor porcentaje de perdida relativa de biomasa foliar con un 28,24 %.
30
Tabla 3. Perdida de biomasa foliar en E. coccineum. Número de individuos con perdidas de hojas, número de hojas caídas y peso seco promedio de las hojas caídas por tratamiento durante el ensayo en plántulas de E. coccineum.
Tratamiento % de individuos con hojas caídas
Número de hojas caídas
Peso seco promedio por tratamiento
% de biomasa foliar perdida
Control 61,53 1,8 ± 0,32 0,018 ± 0,0053 15,41 Sequía 38,46 1,6 ± 0,25 0,018 ± 0,0078 19,88 Sombra 30,76 1 ± 0 0,008 ± 0,0012 6,56
Sombra-sequía 53,84 2,4 ± 0,36 0,020 ± 0,0057 28,24
4.4.4 Relación Vástago – Raíz Sólo hay diferencias significativas en E. coccineum, para el tratamiento de sombra-sequía (Figura
12). En A. punctatum no hay diferencias significativas, se registró el mayor cuociente el
tratamiento de sombra (1,7 ±0,37) y el menor en el tratamiento de control (0,9 ± 0,06).
Tratamientos
Control Sequía Sombra Sombra-sequía
Raz
ón S
hoot
/ Roo
t
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
E. coccineum A. punctatum a
bb
b
Figura 12. Efecto de la sequía y la intensidad lumínica en la razón Shoot/ Root de E. coccineum y A. punctatum, indicado por especie en cada tratamiento. Los valores son promedio de 4 réplicas ± error estándar. Las letras minúsculas indican diferencias significativas (P< 0,05) entre tratamientos; en este caso hubo sólo para E. coccineum.
31
4.4.5 Área foliar específica Los tratamientos tanto de sequía (SS) como de sombra modificaron significativamente el área
foliar específica en E. coccineum, los valores mas altos en el tratamiento control (276,63
cm2/grs.). No se observaron diferencias significativas en A. punctatum, Figura 13.
Áre
a F
olia
r E
spec
ífica
Tratamientos
Control Sombra Sombra - sequía
(cm
2 / grs
)
0
50
100
150
200
250
300
350
E. coccineum A. punctatum
a
ab
b
Figura 13. Efecto de la intensidad lumínica y la sequía sobre el índice de área foliar en E. coccineum y A. punctatum. Los valores corresponden al promedio de 4 replicas ± error estándar.
4.5 Vitalidad y mortalidad La vitalidad de los individuos fue evaluada según lo descrito en la sección 3.3.6 tomándose
registros cada 15 días por un período de 45 días. Se observaron dos formas de responder ante los
tratamientos en evaluación. En el tratamiento de sequía a plena luz E. coccineum fue
disminuyendo su vitalidad progresivamente evidenciándose un mecanismo de perdida foliar
(Figura 14). En A. punctatum los individuos presentaron un leve daño en las hojas, no varió su
vitalidad durante las primeras 2 semanas, pero se observó la mortalidad a partir del 22 de
32
0%
20%
40%
60%
80%
100%
contro l sequía sombra sombra-sequía Tratamientos
Calidad A. punctatum (22.02.2010)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
control sequía sombra sombra-sequía
Tratamiento s
Calidad A. punctatum (08.03.2010)
Calidad 3 Calidad 2 Calidad 1 Calidad 0
febrero en ambas especies (Figura 15).La mortalidad llegó al 100% en los individuos sometidos
a sequía a los 51 días en ambas especies.
Figura 14. Efectos de la intensidad lumínica y la sequía en la vitalidad de E. coccineum y A. punctatum. Las graficas presentan la variación en la vitalidad de las plántulas bajo los tratamientos (Calidad 3 (hojas verdes y vigorosas), Calidad 2 (plántulas con daño leve), Calidad 1 (casi marchitas), Calidad 0 (plántulas marchitas)
Tratamientos Tratamientos
0%
20%
40%
60%
80%
100%
control sequía sombra sombra-sequía
Calidad E. coccineum (22.02.2010)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
control sequía sombra sombra-sequía
Calidad E. coccineum (08.03.2010)
33
Mortalidad
21.01 8.02 22.02 08.03 22.03 29.03
% M
orta
lidad
0
20
40
60
80
100
Control Sequia Sombra Sombra sequía
Tiempo
21.01 8.02 22.02 08.03 22.03 29.03
% M
orta
lidad
0
20
40
60
80
100
E. coccineum
A. punctatum
Figura 15. Efectos de la sequía y la intensidad lumínica en la sobrevivencia de E. coccineum y A. punctatum. Los datos fueron tomados cada dos semanas. En la grafica se muestra el porcentaje de mortalidad por fecha para cada especie (Sin diferencias significativas en la cinética de mortalidad experimentada en el tratamiento de sequía para ambas especies).
34
5. Discusión
En el ensayo realizado se registraron diferencias significativas entre tratamientos, tanto a nivel
fisiológico y morfológico en E. coccineum, siendo esta especie afectada tanto por la sequía y la
intensidad lumínica y más significativamente por la interacción de ambas. Para A. punctatum sólo
se registraron diferencias significativas en la conductancia estomática y en el potencial hídrico.
Las hipótesis planteadas indican que la especie intolerante podría tener un mejor desempeño en
los tratamientos a plena luz y que se vería menos afectada cuando la sequía fuera en esta
condición. Para la especie tolerante a la sombra se esperaba que su desempeño sea mejor en
ambas condiciones de riego, independiente de la cantidad de luz recibida, ya que en la etapa de
plántula no es afectada por la condición a plena luz (Zúñiga- Feest, datos no publicados), Tabla 2.
Pero en condiciones de sequía, la sombra sería más beneficiosa para esta especie.
El estrés hídrico por sequía, en muchos casos es una interacción entre varios factores como alta
temperatura y alta irradiancia (Acevedo et al., 1999). El tratamiento de sequía a plena luz
aplicado corresponde a lo que ocurriría en la naturaleza, en una sequía estival fuera del bosque y
el tratamiento de sequía en sombra, sería similar a la que ocurre bajo el dosel. La cantidad de luz,
fue un factor importante para los individuos de ambas especies que estuvieron sometidos a sequía,
debido a que los tratamientos a plena luz, estuvieron a la vez sometidos a temperatura más altas
(Anexo 4 D), lo que significo que el descenso del contenido relativo de agua en el suelo sea mas
pronunciado y en menos tiempo (Figura 6), siendo la sequía en sombra menos severa, ya que el
suelo se seca mas lentamente, 20 días en sequía (Se) equivalen a 35 días aproximadamente en
sombra-sequía (0% de agua en el suelo). La diferencia en el desecamiento del suelo, se vió
reflejado en la vitalidad de los individuos, la que descendió al mismo tiempo que el porcentaje de
35
agua se aproximo al cero. La vitalidad de la especie intolerante se vió más afectada, ya que en 3
tratamientos presentó alrededor de un 50% de los individuos con daño (exceptuando el
tratamiento de sombra), este daño se traduce en la pérdida de sus hojas o bien en la marchites de
estas, en casos más severos la marchites total en los tratamientos de sequía. En el caso de la
especie tolerante, sólo se produjo daño en el tratamiento de sequía, pero este fue intenso y
significo la marchites del 40% de los individuos. El hecho de que en 3 tratamientos E. coccineum
disminución su vitalidad, no esta relacionada solo con la disponibilidad de agua que hay en el
suelo, si no que también por la cantidad de luz recibida lo que con lleva que al ser esta mayor, la
temperatura al mismo tiempo sea mayor en el ambiente (Anexo 4 C y D). Por lo tanto se podría
relacionar con su cualidad de siempreverde facultativa (tropofita), aunque esta característica sólo
se ha relacionado con las bajas temperaturas (Weinberger, 1974).
Como se planteó en la introducción, la disponibilidad de luz y agua están inversamente
correlacionadas en el bosque, por lo que especies pioneras suelen tener mucha luz disponible pero
poca agua, mientras que especies sombra tolerantes lo contrario. Se considera que las especies
pioneras demandan grandes volúmenes de agua para sostener altas tasas de crecimiento, además
de tolerar sequía estival (Lobos, 2009). En E. coccineum especie pionera de los bosques
templados se ha observado incremento relativo en altura de hasta un 1200% a capacidad de
campo y de un 530% en sequía (período de Septiembre a Marzo) (Zúñiga- Feest, datos no
publicados) caracterizándose de esta forma aún en esas condiciones estresantes por tener altas
tasas de crecimiento. En nuestro ensayo el incremento en altura que se registro fue menor que lo
señalado anteriormente, ya que en el tratamiento control, los individuos no superaron el 30% de
incremento relativo (periodo de enero a marzo). Al no presentar diferencias significativas entre
tratamientos, no se puede saber si lo que afecta el crecimiento es el efecto de la sombra o la
36
sequía. Por otra parte se observó un incremento relativo en biomasa de aproximadamente un
800% en control, el cual es significativamente diferente con respecto a los otros tratamientos,
siendo el agua y la luz los factores determinantes para el incremento en biomasa, ya que el
tratamiento de sequía (Se) no supero el 200% y los individuos del tratamiento sombra- sequía
fueron los que menos incrementaron tanto en altura como en biomasa. En A. punctatum sus
incrementos tanto en altura y en biomasa fueron menores en comparación a E. coccineum,
obteniendo en el tratamiento control un valor similar al registrado en sequía por la especie
intolerante. El tratamiento sombra- sequía fue el que más afectó el crecimiento en ambas
especies, reduciendo hasta 6 veces el crecimiento relativo en E. coccineum y 5 veces en A.
punctatum con respecto al control. En estudios en vivero se ha observado que E. coccineum,
durante el primer año obtiene una altura de 10 a 22 cm (Donoso y Escobar, 1986), y en A.
punctatum de 5 a 10 cm (Donoso, 2006), por lo tanto estos datos corroboran la información
presentada.
Cuando el potencial hídrico del suelo varia entre -1,5 y -2,5 MPa se entiende que el estrés es
severo, y existe el riesgo que las plantas sufran daños, esto hace que la mayoría de las plantas
(ahorradoras) cierren sus estomas (disminuyen su apertura) para impedir la perdida de agua por
transpiración y de esta forma poder evitar su desecación, lo que lleva a la reducción (inhibición)
de la fotosíntesis (Yordanov et al. 2003). En el tratamiento de sombra- sequía (SS), ambas
especies registraron valores bajos, alcanzando Aextoxicon punctatum incluso valores de -3,5 MPa,
ambas especies sufrieron daño severo (Hsiao, 1973). Sin embargo se desconoce la cinética de
ambas especies, ya que no se midió a través del ensayo debido a que era una medición destructiva.
Como se mencionó anteriormente, al observarse niveles bajos de potencial hídrico, la apertura
estomática debería ser menor, y por ende la fotosíntesis y la transpiración deberían disminuir.
37
Sólo E. coccineum experimento variaciones en estos parámetros, registrando una reducción de
hasta un 75% de ambos en el tratamiento de sombra-sequía. En el tratamiento sombra la
fotosíntesis experimento una reducción de un 50% con respecto al control, lo que indicaría que
no sólo es la sequía la que induce a una disminución, si no que a la vez el factor luz es importante
para esta especie, siendo esto totalmente contrario a lo observado en A. punctatum, donde no se
registraron diferencias significativas entre control y sombra. Esto es respaldado por los datos de
sequía (Se) que se obtuvieron posteriormente (Anexo 3), donde la fotosíntesis se redujo en al
50% en E. coccineum después de 1 mes de sequía intensa, al mismo tiempo se observo que los
valores obtenidos en A. punctatum son muy inferiores y sin diferencias significativas en
comparación a los de E. coccineum.
La sombra tiene un efecto beneficioso en condiciones áridas (Holmgren, 2000), debido a que se
puede disminuir lentamente el potencial hídrico del suelo, lo que provocaría que las plántulas
sometidas a estrés lumínico tengan la oportunidad de evitar la sequía aclimatándose
morfológicamente y fisiológicamente, para que su vitalidad no sea drásticamente afectada. En
este sentido, se puede interpretar que al disminuir E. coccineum su crecimiento relativo tanto en
altura como en biomasa, y reducir, su área foliar especifica (menor nivel de expansión), nos
indica que esta especie se adecuaría tanto fisiológicamente como morfológicamente, ya que no
invierte en condiciones de sombra-sequía en el tamaño de sus hojas, para obtener mas luz, debido
a que aumentaría al mismo tiempo el área transpiratoría, por lo tanto esta especie poseería una
gran plasticidad fenotípica, y una respuesta temprana a factores abióticos adversos. La razón
vástago/ raíz es uno de los indicadores más usados para cuantificar el efecto del estrés ambiental.
Sobre el crecimiento en nuestros resultados la información entregada parece ser contradictoria a
lo expresado anteriormente, ya que en sombra-sequía el valor entregado es muy alto y
38
significativamente diferente, lo que nos indica que la parte aérea es superior a la subterránea,
siendo el principal aporte el de las hojas (Figura 10). Sin embargo este fue el tratamiento que
experimento menos crecimiento, por lo tanto la razón vástago/ raíz se habría mantenido en la
misma proporción que al iniciar los tratamientos. No obstante, al considerar que los individuos en
este tratamiento estuvieron sometidos a sequía pasado los 30 días, se debe considerar como factor
fundamental la sombra en lo que respecta al crecimiento, pero indudablemente cuando son ambos
los factores limitantes luz y agua, se compromete la sobrevivencia de los individuos. A.
punctatum registró los valores esperados en la razón vástago/raíz en el tratamiento sombra-sequía.
Sin embargo en el tratamiento sequía a plena luz quizás esto no se genero debido al rápido daño
que se observó en este tratamiento.
Por otra parte Weinberger 1974 y Alberdi 1995, indican que E. coccineum posee una gran
resistencia plasmática, lo que indica que sus hojas poseen la cualidad de resistir un desecamiento
de hasta el 73%, por tanto la posiciona como una especie resistente a altos grado de sequía,
adoptando características de una especie tolerante en vez de evitadora, según estos autores E.
coccineum también tendrá expansión de raíces, altos grados de transpiración para mantener altos
índice de crecimiento. Sin embargo en nuestro experimento E. coccineum mantuvo un mayor
potencial hídrico foliar, debido posiblemente a un pronto cierre estomático. Por otra parte,
Montenegro 2006, indica que E. coccineum registra un eficiente ajuste osmótico y una alta
concentración de carbohidratos solubles en la parte aérea de la planta (hojas y tallo) a los 63 días
en sequía. A. punctatum por su parte posee uno de los valores menores de resistencia plasmática
en comparación con las otras especies del bosque templado. Esto no sólo queda en evidencia con
su rápido desecamiento en el tratamiento sequía (Figura 15), si no que también al no mostrar
variaciones en los parámetros fisiológicos evaluados (tasa de fotosíntesis y transpiración), aunque
39
mejora en el tratamiento de sequía (SS) la eficiencia del uso de agua (WUE), no es suficiente
para mantener su vitalidad, por tanto se comporta como una especie evitadora (derrochadora) de
la sequía.
Con el estudio realizado concluimos que el efecto de la sequía afecta notablemente el crecimiento
en E. coccineum reduciéndose este a la mitad en la sombra, cuatro veces en sequía a plena luz y
hasta seis veces en sombra-sequía. A. punctatum reduce su crecimiento a la mitad en sombra, tres
veces en sequía y cinco veces en sombra- sequía. La sobrevivencia fue afectada en ambas
especies en los tratamientos de sequía, sin embargo E. coccineum registró una cinética de
mortalidad menos pronunciada con respecto a A. punctatum en sequía a plena luz y a su vez A.
punctatun registro algo similar en la condición de sequía a la sombra. Por lo tanto, nuestros
resultados indican de que E. coccineum es mas resistente a la sequía que A. punctatum, aceptando
nuestra hipótesis 1. Por otra parte nuestra hipótesis 2, también es aceptada.
La sequía en sombra es menos pronunciada debido a la baja intensidad lumínica y por ende la
temperatura es menor en 5º C aproximadamente, lo que aumenta al doble el tiempo en el que se
seca el suelo. Por lo tanto las especies que se encuentran bajo el dosel, están sujetas a un sistema
donde los factores climáticos extremos son disminuidos, generando reposición del agua. Si la
sequía es intensa, esta afectará más a los individuos intolerantes, pero estos podrán superar este
estrés severo, si poseen mecanismos que permitan evitar la sequía (ahorradora) o tolerarla, para
esto debe poseer una alta resistencia plasmática, de esta forma a pesar de sufrir graves daños a
nivel morfológico, este podría no ser a nivel celular, por lo tanto permitiría que el individuo
afectado pueda recuperarse. La sequía en los primeras etapas de desarrollo de las plántulas en
ambas especie, produce daños irreversibles si este es a una alta intensidad lumínica, lo que
comprometería en gran medida el reclutamiento en lo individuos intolerantes, y en los tolerantes
40
que estén en el bosque donde haya apertura del dosel o en sitios abiertos, destinados a
regeneración. Si bien en nuestro estudio, se experimentó un compromiso entre ambos factores, es
necesario ampliar el estudio a distintas edades para de esta forma saber efectivamente como van a
responder los individuos a condiciones extremas, del mismo modo sería recomendable realizar un
estudio similar usando un mayor numero de especies.
41
6. Literatura Citada Abrams, M. D. y Mostoller, S. A. 1995. Gas exchange, leaf structure and nitrogen in contrasting successional tree species growing in open and understory sites during a drought. Tree Physiology 15: 361-370. Acevedo, E. H., Silva, P. C., Silva, H. R., Solar, B. R. 1999. Wheat production in Mediterranean environments. In ‘Wheat: ecology and physiology of yield determination’ (Eds. Satorre, E. H. y Slafer, G.A.). Food Products Press, New York, 295-323. Alberdi M. 1995. Ecofisiología especies leñosas de los bosques hidrófilos templados de Chile: Resistencia a la sequía y bajas temperaturas. En: Armesto, J., Villagrán, C. y Arroyo, M.C., (eds). Ecología de los bosques nativos de Chile: 279- 299. Ed. Universitaria, Chile Alberdi, M., y Donoso, C. (2004). Variabilidad en Embothrium coccineum. En: Donoso, C., Premoli, A., Gallo, L., y Ipinza, R. (eds). Variación intra-específica en las especies arbóreas de los bosques templados de Chile y Argentina: 345-356. Ed. Universitaria, Chile. Allen, C. D. 2009. Muerte regresiva del bosque inducida por el clima: ¿un fenómeno mundial en aumento? Unasylva 231/232, Vol. 60: 43-49, 2009 Armesto J., Villagran C. y Arroyo M. C., (eds.) 1995. Ecología de los bosques nativos de Chile. Ed. Universitaria, Chile, 1995. 469 p. Armesto, J. J., Lobos, P. L. y Arroyo, M. K. (1996) Los bosques templados del sur de Chile y Argentina: una isla biogeográfica. En (J.J. Armesto, C. Villagrán y M. T. K. Arroyo, eds), "Ecología de los Bosques Nativos de Chile", 23-28. Editorial Universitaria, Santiago. Azcon- Bieto 2000 Fundamentos de Fisiología Vegetal. Ed. McGraw-Hill Interamericana, 2000 522 p. Blum, A. 1989. Breeding methods for drought resistance. En: H. G. Jones, T. J. Flowers y M. B. Jones (eds.). Plants Under Stress. Society for Exp. Biol. Seminar series 39. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Brokaw, N. V. L. y R. T. Busing. 2000. Niche versus chance and tree diversity in forest gaps. Trends in Ecology and Evolution 15: 183-188.
42
Bustos, A. 2009. Ensayo de calidad lumínica en plantas de Eucalyptus globulus, Eucalyptus nitens y Pinus radiata bajo cobertura de malla raschel y papel celofán de colores. Tesis, Ing. Forestal. Valdivia – Chile. Universidad Austral de Chile. Fac. de Cs. Forestales. 83 p. Ciesla, W 1996 Cambio climático, bosques y ordenación forestal. Una visión de conjunto. FAO, 1996. 146 p. Chave, M. M, Pereira, J. S, Moroco, J., Rodrigues, M. L., Ricardo, C. P. P, Osório, M. L., Carvalho, I., Faria, T. y Pinheiro, C. 2002. How plants cope with water stress in the field. Photosynthesis and growth. Annals of Botany 89: 907-916. Claro E. 2007. Integrando la adaptación al cambio climático en las políticas de desarrollo: ¿Cómo estamos en Chile? Revista Ambiente y Desarrollo 23 (2): 15-22 Coley, P. D., Bryant, J. P. y Chapin. F. S. 1985. Resource availability and plant antiherbivore defense. Science 230: 895-899. De Herralde, F., 2000. Estudio integral de las respuestas ecofisiológicas al estrés hídrico: Caracterización de variedades de almendro. Tesis doctoral Universitat de Barcelona, Eapaña. 176 p. Donoso, C. 1981. Ecología Forestal. El bosque y su medio ambiente. Santiago, Chile. Universitaria. 357 p. Donoso, C. y Escobar, B. 1986. Germinación de las proteáceas arbóreas chilenas. Bosque 7 (2): 85-94. Donoso, C., Premoli, A., Gallo, L., Ipinza, R., 2004.Variación interespecifica en especies arbóreas de los bosques templados de Chile y Argentina. Ed. Universitaria, 2004. 420p Donoso, C., 2006. Las especies arbóreas de los bosques templados de chile y Argentina. Autoecologia. Ed. Marisa Cuneo, 2006. 678p Elheringer, J.R. y Werk, K.S. 1986. Modifications of solar-radiation absorption patterns and implications for carbon gain at the leaf level. pp. 57-81. En: T.J. Givnish (ed.). On the Economy of Plant Form and Function. Cambridge University Press, London.
43
Gibon, Y., Bessieres, M.A. y Larher, F. 1997. Is glycine betaine a non-compatible solute in higher plants that do not accumulate it?. Plant, Cell and Environment, 20:329-340. FAO. 2006. Evaluación de los Recursos Forestales Mundiales 2005. Hacia la ordenación forestal sostenible. Estudio FAO: Montes 147. Roma. Flores, J. L. F. y E. Jurado. 2003. Are nurse-protégé interactions more common among plants from arid environments? Journal of Vegetation Science 14: 911-916. Hickman, J. C. 1970. Seasonal course of xylem sap tension. Ecology 51: 1052-1056. Hsiao, T.C. 1973. Plant responses to water stress. Annual Review of Plant Physiology 24: 519-570. Holmgren, M. 2000. Combined effects of shade and drought on tulip poplar seedlings: trade-off in tolerance or facilitation? Oikos 90: 67-78. Huber, A., Oyarzún, C. y Oñate, M. M. (1986). Factores reguladores de la transpiración potencial de algunas especies arbóreas del bosque siempreverde del sur de Chile. Terrialba 36 (3): 329-336. Kitajima, K. 1994. Relative importance of photosynthetic traits and allocation patterns as correlates of seedling shade tolerance of 13 tropical trees. Oecologia 98: 419-428. Kitajima, K. y Bolker, B. M. 2003. Testing performance rank reversals among coexisting species: crossover point irradiance analysis by Sack & Grubb (2001) and alternatives. Functional Ecology 17: 276-287. Kohen, E., Santus, R. y Hirschberg, J. G. 1995. Photobiology. Academic Press, London. Levitt, J. (1980). Responses of plants to environmental stresses: Water, radiation, salt and another stresses. Vol. II. 2ª Ed. Academic Press Inc., New York. 607 p
44
Lobos, P., Aguilera, I., Azocar, E., Erber, P., Rivera, R. y Jiménez-Castillo, M. Relaciones hídricas de cuatro especies arbóreas de distinto rango de sombra tolerancia en un bosque templado. (Resumen XVI Reunión Anual de la Sociedad de Ecología de Chile) Lusk, C.H. 2002 Leaf area accumulation helps juvenile evergreen trees tolerante shade in a temperate rainforest. Oecología 132, 188-196. Lusk, C. y Del Pozo, A. 2002. Survival and growth of seedling of 12 Chilean rainforest trees in two light environments: Gas exchanges and biomass distribution correlates. Austral Ecology, 27: 173-182 McDowell, N., Pockman, W. T., Allen, C. D., Breshers, D. D., Cobb, N., Kolb, T., Sperry, J., West, A., Williams, D. y Yepez, E. A. 2008. Mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought? Tansley Review. New phytologist, 178: 719-139. Mooney, H.A., Winner, W.E. y Pell, E.J. 1991. Response of Plants to Multiple Stresses. Academic Press, California, USA. Morgan, J. M. 1984. Osmorregulation and water stress in higher plants. Annual Review of Plant Physiology, 35: 299-319 Niinemets, U. y Valladares, F. 2004. Photosynthetic acclimation to simultaneous and interacting environmental stresses along natural light gradients: optimality and constraints. Plant Biology 6: 254-268. Nobel, P.S. 1991. Physicochemical and environmental plant physiology. Academia Press. San Diego. Nolte, K. D., Hanson, A. D. y Gage, D. A. 1997. Proline accumulation and methylation to prolina betaine in citrus: implications for genetic engineering of stress resistance. Journal od American Society of Horticultural Science, 122(1):8-13. Rodríguez, R., Matthei, O. y Quezada, M. (1983) Flora arbórea de Chile. Editorial de la Universidad de Concepción, Concepción, Chile. 408 p.
45
Sack, L. y P. J. Grubb. 2001. Why do species of woody seedlings change rank in relative growth rate between low and high irradiance? Functional Ecology 15: 145-154. Scholander, P. F., Hammel, H. T., Hemmingsen, E. A. & Bradstreet, E. D. (1964). Hydrostatic pressure and osmotic potential in leaves of mangroves and other plants. Proc. Nat. Acad. Sci., 52:119-125. Smith, T. M. y M. L. Huston. 1989. A theory of the spatial and temporal dynamics of plant communities. Vegetatio 83: 49-69. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plant Physiology. 3th. Sitio Web: http//:3e.plantphys.net/article.php?ch=3&id=29. Tilman , D. 1988. Plant strategies and the dynamics and structure of plant communities. Princeton University Press, Princeton. Valladares, F. y Pearcy, R. W. 1997. Interactions between water stress, sun-shade acclimation, heat tolerance and photoinhibition in the sclerophyll Heteromeles arbutifolia. Plant, Cell and Environment 20: 25-36. Valladares, F. y Pearcy, R. W. 2002. Drought can be more critical in the shade than in the sun: a field study of carbon gain and photoinhibition in a Californian shrub during a dry El Niño year. Plant Cell and Environment 25: 749-759. Valladares, F., Chico, J. M., Aranda, I., Balaguer, L., Dizengremel, P., Manrique, E. y Dreyer, E. 2002b. Greater high light seedling tolerance of Quercus robur over Fagus sylvatic is linked to a greater physiological plasticity. Trees, structure and function 16: 395-403. Valladares, F. 2004. Ecología del bosque mediterráneo en un mundo cambiante. Ministerio de Medio Ambiente, EGRAF, S. A., Madrid. ISBN: 84-8014-552-8. Valladares, F., Dobarro, I., Sánchez-Gómez y Pearcy, R., 2004. Photoinhibition and drought in Mediterranean Woody saplings: scaling effects and interactions in sun and shade phenotypes. Journal of Experimental Botany, 56: 411. Light Stress in Plants: Mechanisms and Interactions Special Issue, pp. 483–494,
46
Weinberger, P., Romero, M., y Oliva, M. (1973). Untersuchunger über die Dürreresistenz patagonischer immergrüner Gehölze. Vegetatio. 28:75-98. Weinberger, P. (1974). Verbreitung und Wasserhaushalt araukano-patagonischer Proteaceen in Beziehung zu mikroklimatischen. Flora. 163:251-264. Yordanov, I., Velikova, V., y Tsonev, T. (2003). Plant responses to drought and stress tolerance. Bulg. J. Plant. Physiol., Special Issue, 187-206.
47
ANEXOS
48
Anexo 1
Resistencia a la sequía en especies nativas de los bosques templados de Chile
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Variación en la resistencia a la sequía a nivel celualar en especies nativas de los bosques templados de Chile (Weinberger et al., 1973; Alberdi, 1995) Nº Especie Bosque Resistencia plasmática (%) Transpiración mínima (mg/g h-1) 1 Aextoxicon punctatum Ca 39,9 6,9 2 Amormyrtus luma Su 56,5 14 3 Amormyrtus meli No 61 21 4 Aristotelia chilensis Ca 51,5 21 5 Azara integrifolia Ca 51 20 6 Azara lanceolada Su 64 22 7 Azara microphylla No 53 35 8 Berberis buxifolia Su 64,5 61 9 Berberis Darwin Su 53,1 26,4 10 Berberis linearifolia Su 66,5 21,5 11 Berberis valdiviana Es 49 20 12 Blepharocalyx cruckshanksii No 37 73 13 Buddleja globosa Ca 44 19,5 14 Caldeluvia paniculada No 42,5 19,5 15 Desfontainia spinosa No 39 45 16 Coriaria ruscifolia No 54 18 17 Dasyphyllum diacanthoides Su 58 8,7 18 Discaria crenata Es 48 122 19 Drimys winteri Su 54,5 12 20 Embothrium coccineum Su 73,1 27,7 21 Escallonia rubra Su 61 50 22 Eucryphia cordifolia No 52,5 15 23 Gaultheria phyllyreifolia Su 79,5 17,7 24 Gevuina avellana Ca 50 4,9 25 Hydrangea integerrima Su 50 11 26 Laureliopsis philippiana No 50 9,2 27 Laurelia sempervirens Ca 57,7 10,9 28 Lomatia dentata Ca 46,5 10,8 29 Lomatia ferruginea Su 74 10,5 30 Lomatia hirsuta Ca 42,5 4,5 31 Luma apiculata No 70 18,5 32 Luma gayana No 60 72 33 Lupinus arboreus No 53,5 37 34 Maytenus boaria Es 54,8 28,2 35 Maytenus magellanica Su 59,3 18 36 Myrceugenia chrysocarpa No 44,5 35,5 37 Myrceugenia exsuca No 55 27,5 38 Myrceugenia planipes No 52,5 15,9 39 Nothofagus dombeyi Su 78 18,5 40 Nothofagus nitida Su 71,5 13,5 41 Ovidia pillopillo No 58,5 20 42 Pernettya mucronata No 50 28,5 43 Persea lingue No 32,5 6,75 44 Peumus boldus No 48,5 27 45 Podocarpus saligna Ca 41,5 16 46 Pseudopanax laetevirens Su 43,5 9,5 47 Rhaphithamnu spinosus No 68 49 48 Rhamnus diffusus Ca 45 40 49 Schinus polygamus Es 64 44,5 50 Sophora microphylla No 64 36 51 Tepualia stipularis Su 67 24 52 Ugni molinae No 46 30 53 Weinmannia trichosperma Su 43,4 14,9 * Nomenclatura según Marticorena y Quezada (1985).
Bosque: Es = esclerófilo (clima de tipo mediterráneo), Ca = caducifolio (clima semihúmedo con sequías episódicas de verano), No = nordpatagónico (clima templado, húmedo todo el año), Su = subantártico (clima frío y muy húmedo)
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Anexo 2
Distribución geográfica de Aextoxicon punctatum y Embothrium coccineum
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Distribución geográfica de los modelos de estudios, Embothrium coccineum (A) y Aextoxicon punctatum (B). Extraído de Donoso, 2006.
(Fuente de información: Donoso, 2006)
A) B)
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Anexo 3
Resultados preliminares sobre la resistencia a sequía en Embothrium coccineum y Aextoxicon punctatun y efecto de la temperatura en el crecimiento de Aextoxicon punctatun.
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Respuesta frente a deficiencia hídrica e intensidad lumínica en Embothrium coccineum y Aextoxicon punctatum
Fot
osin
tesi
s (A
)(µ
mol
m-2
s-1)
0
1
2
3
4
5
6
Inicial Final
bab
a
ab
A. punctatum E. coccienum
Especies
Figura 1: Efecto de la sequía y la intensidad lumínica sobre lo fotosíntesis instantánea. Evaluación realizada al inicio del tratamiento y al finalizar, después de 20 días en sequía en condiciones controladas en camara de cultivo, a una temperatura constante de 20º C, fotoperiodo 16/8 y intensidad de lumínica de 80 µmoles. Los valores son promedios ± error estándar. Las letras minúsculas indican diferencias significativas (P< 0,05) entre especies en los dos tiempos evaluados.
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Efecto de la temperatura sobre una especie sombra tolerante Aextoxicon punctatum
Area Foliar Específica
Tratamientos
Trat. 1 (5º C) Trat. 2 (20º C) Trat. 3 (27º C)
(cm
2 /gr
s)
0
50
100
150
200
Incremento Relativo en Altura
Tratamientos
Trat. 1 (5º C) Trat. 2 (20º C) Trat. 3 (27º C)
% I
ncre
men
to
0
5
10
15
20
25
30
b
a
a
b
aaA) B)
Figura 2. Efecto de la temperatura en el incremento relativo en altura (A) y sobre el índice de área foliar (B) . Evaluación realizada al finalizar el ensayo después de los 30 días, en condiciones controladas en cámara de cultivo, a diferentes temperatura de 5º C, 20º C y 27º C, con un fotoperíodo 16/8 y intensidad de lumínica de 120µE/m2/seg. Los valores son promedio de 12 replicas ± error estándar. Las letras minúsculas indican diferencias significativas (P< 0,05) entre tratamientos.
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Anexo 4
Condiciones de luz y temperatura durante el ensayo de sequía en el invernadero
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CONDICIONES DE LUZ Y TEMPERATURA DURANTE EL ENSAYO EN EL INVERNADERO
Figura A y B
Figura A y B. Registro de luz y temperatura durante el período de crecimiento de las plántulas en el invernadero. La curva rosada indica los valores de temperatura en º C. La curva azul indica los valores de intensidad lumínica en lux. Las curvas representan las condiciones de luz y temperatura durante el periodo previo al ensayo, en la parte superior se aprecia un grafico con las condiciones en los primeros 3 meses de desarrollo y en el inferior un grafico que muestra el desarrollo entre lo 4 y 6 meses (inicio de aclimatación de las plántulas diciembre 2009). Temperaturas e Intensidad lumínica registrada A) Temperatura Mín. 0,4 º C; Máx. 24,6º C; Intensidad lumínica Mín. 753 Lux; Máx. 1488 Lux,B) Temperatura Mín. 3,2º C; Máx. 32,3º C; Intensidad lumínica Mín. 4477 Lux; Máx. 198.379 Lux).
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Figura C. Registro de luz y temperatura durante el período de duración del ensayo (plena luz) La curva rosada indica los valores de temperatura en º C. La curva azul indica los valores de intensidad lumínica en lux. Las curvas representan las condiciones de luz y temperatura durante el ensayo para la condición de plena luz (control y sequía), del 20 de enero al 31 de marzo (Temperatura Mín. 6,7º C; Máx. 41,1º C; Intensidad lumínica Mín. 9300 Lux; Máx. 187379 Lux)
Figura D. Registro de luz y temperatura durante el período de duración del ensayo (bajo malla) Al igual que en el gráfico anterior la curva rosada indica los valores de temperatura en º C y la curva azul indica los valores de intensidad lumínica en lux. Las curvas representan las condiciones de luz y temperatura durante el ensayo para la condiciones bajo malla (sombra y sombra-sequía), del 20 de enero al 31 de marzo (Temperatura Mín. 5º C; Máx. 35,1º C; Intensidad lumínica Mín. 667 Lux; Máx. 1636 Lux).
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