EFECTO DE CONTAMINANTES DOMICILIARIOS SOBRE EL CRECIMIENTO DEL POROTO COMÚN (Phaseolus

vulgaris).Sanchez, A, Ricardo1; Mery Salgado; Romero, Andrea

RESUMEN

El trabajo de investigación se enmarcó en relación al tema general de la feria científica (contaminación ambiental) del Colegio Manquecura Ciudad del Este y tuvo como motivación el que los estudiantes comprendieran los daños que puede causar en el crecimiento de las plantas la contaminación por sustancias que provienen del uso domiciliario (detergentes, aceites, shampoo, otros). Las hipótesis de trabajo fueron probar que las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirían y que las plantas regadas con agua pura (planta control) permanecerían vivas durante el transcurso del experimento. Para probar las hipótesis se realizo un diseño experimental que tuvo como objetivo verificar el crecimiento de las semillas del poroto común Phaseolus vulgaris al ser tratadas con diferentes contaminantes como detergente, shampoo y aceite. Durante 40 días se regaron (con 10 ml. de solución) las semillas de porotos, al germinar se midió el largo de las plantas, el número de hojas por planta y la cantidad de semillas germinadas. En relación a los resultados, las semillas regadas con agua que contenía detergente al principio de la experiencia tendieron a germinar, pero luego murieron. Las regadas con aceite fueron las primeras en germinar, y tuvieron un crecimiento mayor durante dos semanas hasta que al final de la tercera semana el desarrollo se estanco y comenzaron a marchitarse, para luego a la cuarta semana morir. Los porotos regados con shampoo germinaron al mismo tiempo que el control pero a una tasa y a un tamaño menor, sobreviviendo toda la experiencia. Finalmente las plantas control germinaron aproximadamente a la semana y media, con un crecimiento más lento que las regadas con aceite, pero se mantuvieron vivas y creciendo durante todo el experimento. Los resultados indican que el uso de agua que contenga detergente inhibe en un 100% el crecimiento de semillas de porotos, esto puede deberse a la presencia de compuestos tensoactivos. El aceite puede acelerar el crecimiento del poroto común al inicio del cultivo, pero al parecer por poco tiempo. Esto se puede deber en gran medida a la presencia de fósforo y nitrógeno en el aceite que provoca una sobrealimentación agotando rápidamente los recursos, aunque también el aceite podría actuar como impermeabilizante impidiendo que en algún momento del desarrollo de la planta las raíces puedan captar el agua. Por otro lado el uso de agua con shampoo disminuye la tasa de crecimiento del poroto común, provocando atrofia en el tamaño. A la luz de los resultados la primera hipótesis fue corroborada positivamente, ya que las plantas control sobrevivieron todo el tiempo que duró la experiencia y la segunda de cierta forma fue corroborada, pero analizando los resultados de las plantas tratadas con aceite y shampoo se puede reformular una nueva hipótesis de trabajo: Los efectos que tienen los contaminantes domiciliarios sobre el crecimiento de las plantas depende del tipo de contaminante y del tiempo de exposición.

I. INTRODUCCIÓNl agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada como consecuencia del enorme desarrollo industrial y el aumento de la población humana que ha venido sucediendo en las últimas décadas. El

desecho de numerosas substancias químicas utilizadas en los procesos productivos o subproductos de ellas y los producidos domiciliariamente, están contaminando peligrosamente el medio ambiente. Ya se sabe que muchas de ellas tienen efectos muy nocivos para la salud humana, animal y vegetal.

E

1 Profesor de Cs. Naturales y Biología, docente guía de la investigación: departamento de biología/ ricardo.sanchez@colegiomanquecura.cl

Es por ello que es relevante realizar estudios concerniente al impacto que tienen ciertos contaminantes domiciliarios sobre el crecimiento de plantas, sobre todo de importancia comercial. Investigaciones en revistas de corte científico no se verifican, pero en la cibergrafía se puede encontrar antecedentes que dictan relación con los efectos que pueden tener distintos contaminantes sobre el crecimiento y sobrevivencia de las plantas.

Las distintas páginas web análizadas concluyen que los detergentes que son productos químicos sintéticos que se usan en grandes cantidades para la limpieza doméstica e industrial están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa destruyendo lentamente las membranas celulares que están construidas de lípidos y proteínas, lo que hace que la planta no controle la permeabilidad de dichas membranas, ya que los tensoactivos disuelven los lípidos y disminuye las fuerzas de cohesión que permite la unión de los componentes de la membrana, generando finalmente la muerte de la planta.

Otros antecedentes mencionan que el proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, que proviene de la materia orgánica de la basura, aceites y de los detergentes hechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos siendo un problema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas.

Es importante señalar que la falta de bibliografía más especializada en relación al tema, a excepción de la que existen en Internet, que no es suficientemente detallado ni rigurosos para tomarlos como referencias de discusión, le entrega un valor extra a la investigación como aporte al conocimiento sobre los efectos que tienen el detergente, el aceite y el shampoo, que son utilizados diariamente por todos nosotros y que al llegar a los ecosistemas se convierten en contaminantes, sobre el crecimiento y sobrevivencia de las plantas y como ello afecta a los ecosistemas de forma global.

De acuerdo a lo anterior se planteó el objetivo general de esta investigación que fue probar el efecto que tienen ciertos contaminantes utilizados por el ser humano en el crecimiento y sobrevivencia del poroto común (Phaseolus vulgaris) y como son capaces de destruir la estructura o el ambiente de una planta, como sucede con el derrame accidental de petróleo en el mar, contaminando el hábitat de las plantas o la contaminación que produce el agua contaminada, por ejemplo con cloro, detergente o las heces y otros contaminantes que llegan a esta a través de filtraciones o el camino que esta recorre hasta llegar a su destino (la planta).

II. MARCO TEÓRICO

1. Contaminación del agua por detergentes

Los detergentes son productos químicos sintéticos que se usan en grandes cantidades para la limpieza doméstica e industrial y están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa modificando la tensión superficial disminuyendo la fuerza de adhesión de las partículas (mugre) a una superficie; por los fosfatos que tienen un efecto ablandador del agua y floculan y emulsionan a las partículas de mugre, y algún otro componente que actúe como solubilizante, blanqueador, bactericida, perfumes, abrillantadores ópticos (tinturas que dan a la ropa el aspecto de limpieza), etc.

La mayoría de los detergentes sintéticos son contaminantes persistentes debido a que no son descompuestos fácilmente por la acción bacteriana. A los detergentes que no son biodegradables se les llama detergentes duros y a los degradables, detergentes blandos.

El uso de los compuestos tensoactivos en el agua, al ser arrojados a los lagos y ríos provocan la disminución de la solubilidad del oxígeno disuelto en el agua con lo cual se dificulta el proceso de la fotosíntesis originando la muerte de la flora y fauna acuática y además, les quitan la grasa de las plumas a las aves acuáticas les provoca que se escape el aire aislante de entre las plumas y que se mojen, lo cual puede ocasionarles la muerte por frío o porque se ahogan, de manera semejante como les ocurre con los derrames de petróleo en el mar. Por otro lado a los peces les produce lesiones en las branquias, dificultándoles la respiración y provocándoles la muerte.

2. Aguas con detergentes y algas

Los detergentes después de ser utilizados en la limpieza doméstica e industrial son arrojados a las alcantarillas de las aguas residuales y se convierten en fuente de contaminación del agua.

Las algas son plantas acuáticas que se pueden percibir como un limo verde azul sobre la superficie de las aguas estancadas. Las algas, al igual que las demás plantas, almacenan energía mediante el proceso de fotosíntesis por lo que requieren de la luz solar para consumir el dióxido de carbono y liberar el oxígeno. Al igual que otras plantas, las algas necesitan también de otros elementos químicos nutritivos inorgánicos como potasio, fósforo, azufre y fierro.

La cantidad de algas que una cierta extensión de agua, como un lago, puede soportar depende de los elementos nutritivos inorgánicos que puede proporcionar y la acumulación de estos elementos depende de la cantidad de sales que arrastren las diferentes corrientes de agua al lago. Las algas crecen rápidamente cuando la cantidad de elementos nutritivos es abundante y pueden llegar a cubrir la superficie del agua con gruesas capas, y a medida que algunas algas mueren se convierten en alimento de las bacterias.

Como las bacterias consumen oxígeno para descomponer a las algas, provocan que la disminución de oxígeno llegue a un nivel que es incapaz de soportar otras formas de vida, que es indispensable para que no desaparezca el ecosistema. Por ejemplo, donde hay peces como la lobina y la perca que son útiles para el hombre, disminuyen o desaparecen, dejan el lugar a otras formas de vida menos útiles al hombre como el siluro, sanguijuelas y gusanos que se alimentan de basura.

3. La eutroficación y su entorno

En aguas relativamente tranquilas, como lagos y lagunas, los vegetales acuáticos proliferan debido a la presencia de elementos nutritivos como nitratos y fosfatos que actúan como fertilizantes. Las principales fuentes de nutrientes son las aguas negras y los escurrimientos agrícolas que originan el crecimiento masivo de algas y lirios, que genera grandes cantidades de masas vegetales sobre las aguas y su posterior acumulación sobre las riberas. Cuando las plantas mueren, para su descomposición consume el oxígeno disuelto en el agua provocando condiciones anaeróbicas.

La eutroficación o eutrofización (del griego eú, bien, y trophé, alimentación) es un proceso natural de envejecimiento de agua estancada o de corriente lenta con exceso de nutrientes y que acumula en el fondo materia vegetal en descomposición. Las plantas se apoderan del lago hasta convertirlo en pantano y luego se seca. Los problemas se inician cuando el hombre contamina lagos y ríos con exceso de nutrientes que generan la aceleración del proceso de eutroficación, que ocasiona el crecimiento acelerado de algas, la muerte de peces y demás flora y fauna acuática, generando condiciones anaeróbicas.

El proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, de la materia orgánica de la basura, aceites, de los detergentes hechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos son un problema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas. Durante las épocas cálidas la sobrecarga de estos productos químicos, que sirven de nutrientes, generan el crecimiento acelerado de vegetales como algas, cianobacterias, lirios acuáticos y lenteja de agua, las cuales al morir y ser descompuestas por las bacterias aeróbicas provocan el agotamiento del oxígeno disuelto en la capa superficial de agua y causan la muerte de los diferentes tipos de organismos acuáticos que consumen oxígeno, en las aguas de los lagos y ríos. Lago eutrófico es aquel de poca profundidad y poco contenido de oxígeno disuelto pero rico en materias nutritivas y materia orgánica.

Si el exceso de nutrientes sigue fluyendo a los lagos las bacterias anaerobias predominan en ellos y quedan putrefactos debido a la producción del ácido sulfhídrico (H2S) y metano (CH4) durante la descomposición de la materia orgánica.

El uso excesivo de los fertilizantes químicos en los campos agrícolas son fuente de contaminación de las corrientes freáticas y del agua de ríos y lagos, al ser arrastrados por el agua de riego y de lluvia.

La solución al proceso de eutroficación provocada a los lagos y aguas estancadas por el exceso de nutrientes es: a) el uso de métodos de prevención de la contaminación por fosfatos y nitratos o por exceso de nutrientes, y b) métodos de control para limpiar las aguas lacustres con proceso de eutroficación.

III. MATERIALES Y MÉTODO

Hipótesis 1: las plantas regadas con agua potable sin contaminantes (control) crecerán y vivirán durante todo el transcurso del experimento.Hipótesis 2: las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirán durante el desarrollo de la investigación

Variables a estudiar:

1. Crecimiento de la planta : variable continua2. Sobrevivencia de la planta: variable continúa3. Tiempo : variable discreta4. Tratamientos : variable cualitativa

Materiales: - 4 vasos precipitados de 250 ml - 24 porotos del mismo tamaño (5 cm) - Contaminantes (Aceite, Shampoo, Detergente) - Tierra de hojas - Gravilla - 4 matraces de erlenmeyer - 4 pipetas - Cinta adhesiva masquintei 3M 2210

Con los materiales mencionados se realizo una siembra, que consistío en colocar en cada uno de los 4 vasos precipitados de vidrio, una base de gravilla para evitar la compactación, tierra de hojas (hasta el nivel de 150 ml) y 6 porotos comúnes. Luego de que las semillas se sembrarón se procedió a tratarlas de la siguiente manera:

Método de obtención y análisis de datos

Tratamiento 1: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa, disolviendo 5 gr de detergente en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta se pipeteo 10 ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos, rotulandolo. Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).

Tratamiento 2: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa disolviendo 5 gr de aceite en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta se pipeteo 10 ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos, rotulandolo. Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).

Tratamiento 3: En matraces de erlenmeyer se preparó una solución acuosa, disolviendo 5 gr de shampoo en 100 ml de agua potable y se rotularón, gracias a una pipeta se pipeteo 10 ml de solución y se regó un vaso precipitado que contenía los seis porotos, rotulandolo. Esto se repitio durante todo lo que duró el experimento (40 dias).

Control: Un vaso precipitado que contenía los seis porotos fue regado con 10 ml de agua potable para utilizarla de control y poder comparar al final del proyecto con las plantas regadas con soluciones contaminadas.

En una tabla confeccionada en planilla excel se registrarón diariamente las variaciones en centímetros del crecimiento de la planta, dato obtenido midiendo el tallo con una regla tabulada en centimetros desde la base hasta el inicio de formación de las hojas y datos

sobre la sobrevivencia de cada una de las plantas tratadas y control. También se tomarón registros fotográficos del proceso. Finalmente, después de 40 días de análisis, los datos obtenidos fuerón graficados para observar las diferencias en el crecimiento de las plantas en relación a la aplicación de los diferentes contaminantes.

IV. RESULTADOS

Tratamiento 1: La planta intento germinar en un principio, pero murio sin poder crecer. Esto puede deberse algún componente que contiene el detergente que límita la germinación e inhibe el crecimiento de la planta (figura 1 y 8). Esto concuerda con la hipotesis planteada que las plantas al ser regadas con contaminantes morirían.

Tratamiento 2: El crecimiento fue rápido, brotaron las hojas a las primeras semanas; quedando de un color verde claro, intenso y brillante, con raíces delgadas pero muy largas (figura 1y 4). Pero el desarrollo duró pocos días, ya que al parecer se agotaron los recursos, tales como el fosforo y el nitrógeno pertenecientes a la tierra de su ambiente. La planta se marchita a la cuarta semana (figura 6), después de agotar sus recursos; y debido a la falta de clorofila en sus hojas, dejando de hacer fotosíntesis (gráfico 1). Además por esta falta de recursos no se produjo más materia orgánica, lo que hizo mucho más difícil poder encontrar alguna recuperación. Con este resultado logramos reafirmar lo que nos dice la literatura: “Una planta sobrealimentada con algún nutriente transportado en algún contaminante u otro, gasta sus recursos de forma indiscriminada haciendo que sus recursos se agoten rápidamente y este ser se atrofie, al igual que su ambiente”. Tratamiento 3: La planta que fue regada con shampoo, creció la primera semana, aún que de forma muy lenta (figura 2), y al cabo de esta primera semana la planta también se atrofió, quedando con hojas de un verde oscuro bastante diferente al de la planta control (figura 5 y gráfico 1). También sus raíces fueron más gruesas y cortas, lo que no le permitió absorber de buena manera sus nutrientes y el agua para seguir desarrollandose. También le brotaron muchas menos hojas. Además el frasco en el que se encontraba no se produjo matiera orgánica como en la planta control, haciendo mucho más difícil el proceso de crecimiento.

Planta control: Esta planta no nos trajo mayores sorpresas, tuvo al principio un crecimiento pausado (figura 1 y 3), pero normal, lo que le permitió llegar a ser más grande que todas las demás sin ningún problema y logró sobrevivir duránte todo el experimento (figura 7 y gráfico 1); y nos dimos cuenta de esto debido a que el frasco en donde ese encontraba se llenó de materia orgánica (musgo). Y las raíces que sacó la planta fueron largas y gruesas y sus hojas fueron verdes y grandes, además de ser bastantes.

V. DISCUSIÓN

Algunos estudios mencionan que al utilizar aguas negras que contengan detergentes para irrigación, pueden contaminar los suelos y por consiguiente los cultivos. Así por ejemplo se ha observado que el ABS (tipo de detergente) inhibe en un 70% el crecimiento de las plantas como el girasol en concentración de tan sólo 10 ppm. y en un 100% a 40 ppm. Esto de una u otra forma se relacionan con nuestros resultados, ya que las plantas

regadas con aguas con detergentes no germinarón en ningún momento del experimento. Aunque es recomendable probar los efectos con distintas concentraciones, tipos de detergentes y especies distintas, ya que la toxicidad puede variar de acuerdo a estos factores.

Los resultados obtenidos en el tratamiento 2, puede deberse a un proceso verificado en algas, altos niveles de nitratos y fosfatos2, se puede esperar un crecimiento explosivo de algas, debido a una sobrealimentación. Los nitratos afectan a un tipo especial de algas, las Cryptocorinas, ya que estas plantas son muy sensibles a ellos. Los síntomas empiezan con pequeños hoyos en las hojas o en los márgenes de las hojas. Finalmente, toda la planta se deshace. Esto se verifico al final de la tercera semana en las plantas tratadas con agua+aceite.

VI. CONCLUSIONES

Los resultados indican que la hipótesis planteada; las plantas regadas con agua potable sin contaminantes (control) crecerán y vivirán durante todo el transcurso del experimento, estaría corroborada, ya que las plantas sobrevivieron y crecieron hasta más allá de la duración de la experiencia.

La hipótesis las plantas tratadas con contaminantes domiciliarios morirán durante el desarrollo de la investigación, en cierta medida se corroboro a excepción de las tratadas con shampoo, que se mantuvieron vivas durante todo el experimento, aunque con un crecimiento menor y las tratadas con aceite que a pesar que finalmente murieron se mantuvieron vivas durante una gran parte del experimento. Esto no estaba considerado dentro de la hipótesis, siendo un resultado relevante y que posibilita el plantearse otra hipótesis: Los efectos que tienen los contaminantes domiciliarios sobre el crecimiento de las plantas depende del tipo de contaminante y del tiempo de exposición.

Cabe señalar que las plantas tratadas con detergente se mueren porque poseen tensoactivos que destruyen lentamente las membranas celulares que están construidas de lípidos y proteínas, lo que hace que la planta no controle la permeabilidad de dichas membranas.

Es importante señalar que la falta de bibliografía más especializada en relación al tema, a excepción de la que existen en Internet, que no es suficientemente detallados ni rigurosos para tomarlos como referencias de discusión, le entrega un valor extra a la investigación como aporte al conocimiento sobre los efectos que ciertos contaminantes domiciliarios tienen sobre le crecimiento de las plantas y la preocupación que la sociedad debe tener sobre el tema.

VII. CIBERGRAFÍA

1. http://www.nceas.ucsb.edu/nceas-web/kids-sp/kdesb/2001postersession.html2.http://64.233.169.104/search?q=cache:LadCsD-6jJkJ:aquaplant-chile.cl/aguadulce/plantas/InfoPlantas/Problemas_plantas/problemas_en_plantas.htm+ox%C3%ADgeno+y+crecimiento+plantas&hl=es&ct=clnk&cd=5&gl=cl&client=firefox-a3. http://www.elergonomista.com/fisiologiavegetal/mineral.htm4. http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_del_medio_h%C3%ADdrico

5. http://www.aguamarket.com/sql/temas_interes/233.asp6. http://www.explora.cl/nuevo/nacional/medioteca_exp.php?id=24

VII. ANEXOS

Figura 1. Muestra el crecimiento de las plantas de poroto a la segunda semana de iniciado el experimento. Se ve claramente que las plantas regadas con solución de agua+aceite están más grandes y la mayoría a crecido (izquierda de la foto) y las regadas con detergente están muertas derecha de la foto).

Figura 2. Plantas regadas con agua+shampoo al principios del proyecto, se observa un crecimiento aunque límitado.

Figura 5. Plantas regadas con Figura 6. Plantas regadas con agua+aceiteagua+shampoo, al final del al final del proyecto, se observa que se estánproyecto, se observa que se marchitando y final mente mueren.

Figura 3. Plantas regadas sólo con agua (control) al principio del proyecto, se observa un crecimiento normal, ero a una tasa menor que las regadas con agua+aceite.

Figura 4. Plantas regadas con agua+aceite al principio del proyecto, se observa un crecimiento mayor que las regadas sólo con agua.

mantienen vivas, pero pequeñas.

Figura 7. Plantas control, se observan Figura 8. Plantas regadas con agua+detergente Sanas y vivas al final del experimento. Al principio y al final del proyecto, nuca hubo . crecimiento

Grafico 1. Muestra las variaciones en crecimiento de las plantas tratadas con los tres tipos de contaminantes.

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 tiempo (semanas)

Cre

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tratamiento 1

tratamiento 2

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control