Frode Stordal y Ane Vollsnes están investigando cómo el ozono daña las plantas. Esto se hace en el fitotrón, una instalación avanzada donde es posible probar qué sucede con las plantas en diferentes condiciones climáticas. Crédito:Yngve Vogt
En general, se sabe que la contaminación ha dañado la capa de ozono alrededor de la Tierra. La capa de ozono es importante para proteger la vida de los dañinos rayos ultravioleta del sol. Sin embargo, el hecho de que la contaminación conduce a un exceso de ozono a nivel del suelo es menos conocido.
"Demasiado ozono a nivel del suelo no es bueno. Puede dañar la vegetación de la Tierra. La concentración de ozono a nivel del suelo se ha más que duplicado en 150 años, "dice el profesor Frode Stordal del Departamento de Geociencias de la UiO.
Las consecuencias son alarmantes. Ya en 2010, Investigadores internacionales determinaron que el ozono a nivel del suelo redujo la producción de trigo entre un siete y un doce por ciento, soja en un seis a dieciséis por ciento, arroz en un tres o cuatro por ciento, y maíz de tres a cinco por ciento. En 2004, Investigadores de la Universidad de Gotemburgo publicaron un artículo en el que afirmaban que la contaminación por ozono reducía los cultivos de papa hasta en un veinte por ciento. En un artículo científico de 2018, Investigadores suecos y otros europeos determinaron que el ozono a nivel del suelo destruye casi el diez por ciento de la producción de trigo en el hemisferio norte.
Ahora los científicos temen que la capa de ozono a lo largo del suelo pueda causar aún más daño en las regiones árticas. Por lo tanto, los fisiólogos de plantas y los físicos de la atmósfera de la Universidad de Oslo han unido fuerzas para investigar esto.
Más ozono con los gases de escape
Para comprender su investigación, necesitamos ver brevemente por qué el ozono ha aumentado a nivel del suelo y por qué daña la vegetación.
El ozono está formado por átomos de oxígeno, al igual que el oxígeno que respiramos. Mientras que las moléculas de oxígeno que dan vida en el aire consisten en dos átomos de oxígeno (O 2 ), El ozono está formado por tres átomos de oxígeno (O 3 ). La diferencia puede parecer pequeña, pero marca una diferencia dramática. El ozono es el contaminante del aire que más daño puede causar a los organismos vivos.
El ozono se forma indirectamente como resultado de nuestro estilo de vida moderno. Los culpables son los hornos de combustión y los motores de combustión interna. Los más conocidos, ejemplos cotidianos son los gases de escape de los automóviles, barcos y aviones. Cuando la combustión ocurre a altas temperaturas, los dos componentes principales del aire, a saber, oxígeno y nitrógeno, reaccionar entre sí. Se forman los denominados gases NOx. Estos son los gases óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO 2 ). Los gases NOx son catalizadores. Los catalizadores aceleran las reacciones químicas. Los gases NOX tienen la desafortunada propiedad de que ayudan al monóxido de carbono (CO), metano (CH 4 ) y compuestos orgánicos volátiles (COV) para producir ozono. Esto solo ocurre durante el día. La explicación de esto es que la reacción química también debe recibir la ayuda de la radiación solar UV.
La concentración de ozono es máxima durante el día. Durante la noche, cae. La razón de esto es que el ozono solo se puede formar a la luz del día y se descompone cuando golpea las plantas y otras cosas. Cuando salga el sol, la concentración está en su nivel más bajo. Luego, el nivel aumenta nuevamente durante el transcurso del día.
Los gases NOX también se pueden formar de forma completamente natural. Lightning es un ejemplo de esto, pero es la contaminación provocada por el hombre la causa del tremendo aumento del ozono a nivel del suelo.
"La capa de ozono a nivel del suelo es un problema que se nos ha infiltrado, "dice Frode Stordal.
¿Cómo daña el ozono a las plantas?
Uno podría preguntarse cómo daña el ozono a las plantas. Al igual que nosotros los humanos, las hojas también respiran. Esto sucede como parte del conocido proceso de fotosíntesis. Gracias a la clorofila, las plantas pueden convertir la luz solar, dióxido de carbono (CO 2 ) y agua (H 2 O) en glucosa (C 6 H 12 O 6 ) y oxígeno (O 2 ). La glucosa es la energía que necesitan las plantas para sobrevivir. El oxígeno es el material de desecho.
Este trébol se sometió a ozono durante tan solo tres períodos de seis horas. Esto fue suficiente para que aparecieran manchas visibles. Estos puntos son tejido muerto. Crédito:Yngve Vogt
Para recibir dióxido de carbono y al mismo tiempo emitir oxígeno y vapor de agua, las hojas tienen poros diminutos, que se llaman estomas. El daño ocurre cuando el ozono penetra a través de estos poros.
Las plantas tienen un medio elegante para defenderse del peligro del ozono. El arma de defensa son los antioxidantes. Neutralizan el ozono.
"El nivel de defensa varía de una planta a otra. Si la planta tiene muchos antioxidantes, el ozono no necesita hacer tanto daño. Aunque el ozono no entra en las células en sí, causa daño entre las células. Desafortunadamente, el ozono reacciona muy fácilmente con otros elementos. Se forman nuevos compuestos químicos que penetran más en la célula y la dañan desde dentro, "explica la investigadora Ane Vollsnes del Departamento de Biociencias de la Universidad de Oslo.
Puede ser peor en el Ártico
Y ahora estamos llegando al punto principal. En el ecuador los días duran 12 horas. En las regiones del norte, puede ser ligero todo el día.
"El tiempo que el ozono tiene la oportunidad de penetrar en las plantas, por lo tanto, dura mucho más en
las regiones árticas que más al sur. Aunque la concentración de ozono es mayor en el Mediterráneo que en Noruega, las plantas en Noruega pueden ser aún más vulnerables. Es posible que las plantas no puedan recuperarse hasta el día siguiente. Debemos investigar si los poros de las plantas están abiertos durante gran parte del día en las zonas del norte. Sin embargo, También es concebible que las plantas tengan un ritmo circadiano, a pesar de la falta de noches. No sabemos lo suficiente. Esto necesita ser estudiado más a fondo, "dice Ane Vollsnes.
Vollsnes ha realizado experimentos con un tipo de trébol que estaba más dañado por el ozono cuando las noches eran claras. El trébol sufrió daños visibles. Las hojas estaban llenas de puntos. Estos puntos son tejido muerto.
Daña las plantas a propósito
Las pruebas se llevan a cabo en el fitotrón en el sótano del edificio de biología en Blindern.
El fitotrón es una instalación avanzada donde los científicos pueden cultivar plantas y probar qué les sucede en diferentes condiciones climáticas. En la mayoría de las dieciséis cámaras de crecimiento del fitotrón, los investigadores pueden controlar la temperatura, precipitación, cantidad de luz y la duración del día y la noche. Para comprobar cómo responden las plantas al ozono, los investigadores pueden tener climas idénticos en todas las cámaras, mientras varía la cantidad de ozono. Tales experimentos no se pueden realizar en invernaderos. Cuando se realiza el experimento, entonces queda a merced del clima.
"En el fitotrón, podemos manipular un solo factor a la vez para ver el efecto que tiene.
Esta es la primera vez que alguien investiga cómo la duración del día afecta la contaminación por ozono de las plantas en el norte.
Este trébol no ha sido sometido a contaminación adicional por ozono. Aquí las hojas son totalmente normales. Crédito:Yngve Vogt
Desafortunadamente, Existe el peligro de que aumente la cantidad de ozono en Noruega y en las regiones árticas. Esto se debe a la producción de petróleo en el mar de Barents y al aumento previsto del tráfico marítimo a Asia a lo largo de la costa noruega y Siberia cuando el hielo se retire.
Prueba de plantas cultivadas
Ane Vollsnes señala que la forma en que el ozono afecta la agricultura en Noruega, como la producción de trigo y avena, no ha sido investigado. En la primera ronda investigarán cómo los diferentes tipos de tréboles y hierba timothy, que se utilizan como pienso para vacas y ovejas, son dañados por la contaminación por ozono. Ya pueden determinar que el trébol y el timoteo son vulnerables al ozono; la pregunta es qué tan vulnerables.
"Estamos hablando de grandes posibilidades, pero perdidas ocultas, "dice Ane Vollsnes.
Su objetivo es encontrar los que mejor resistan la contaminación por ozono. Aquí tiene ella
cooperación con el Consejo Agrícola de Finnmark. La idea es comunicar los resultados a los agricultores del norte.
Más ozono de Asia
Los resultados del fitotrón también se utilizarán en un modelo climático para describir con mayor precisión la relación entre el ozono y el cambio climático.
Aunque Europa y Estados Unidos han mejorado en la reducción de emisiones de hornos de combustión y motores de combustión interna, la situación es peor en Asia. Allí, La contaminación por ozono sigue aumentando.
"Aquí es donde el crecimiento de la población es mayor y el nivel de vida está aumentando más. Esto está sucediendo al mismo tiempo que aumenta la necesidad de alimentos. Es una combinación desafortunada. Más ozono afectará la producción de alimentos, "afirma Ane Vollsnes.
En India y China, Ya se ha demostrado que el ozono reduce la producción tanto de arroz como de soja.
Desafortunadamente, al aire no le importan las fronteras. El ozono es movido por los fuertes vientos del oeste alrededor del hemisferio norte, moviéndose primero hacia los Estados Unidos y luego hacia Europa.
"La pregunta es si alcanzaremos un nivel de umbral o si empeorará drásticamente, "Concluye Frode Stordal.
