ESTUDIO DEL RENDIMIENTO FOTOSINTÉTICO DE LAS

PLANTAS DE AJARDINAMIENTO "Diverciencia 2021”

Equipo de investigación: Álvaro Abad / Claudia Anaya / Sebastián

Dulham / Elena López-Aguado / Alicia Moraleda / Noelia Punzón /

Paula Torres

Profesores: Ana Belén Yuste Martínez (anabyuste@yahoo.es) / Luis

Miguel López-Privado (luismiguel.consaburum@gmail.com)

I.E.S. CONSABURUM

Carretera de Urda s/n

45700 CONSUEGRA (Toledo)

Teléfono 925.480.377 / Fax 925475871

45000734.ies@edu.jccm.es

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ÍNDICE

1. ABSTRACT .............................................................................................................................2

2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................2

3. METODOLOGÍA.....................................................................................................................3

4. RESULTADOS ........................................................................................................................8

5. CONCLUSIONES ....................................................................................................................9

6. BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................10

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1. ABSTRACT

El principal objetivo del presente trabajo es comparar el rendimiento fotosintético

de distintas especies de plantas de ajardinamiento, para determinar cuál de ellas es

más eficiente en la absorción de CO2 y que sea esa especie la utilizada en parques y

jardines para así contribuir mejor a la mitigación del cambio climático. Ello supone

llevar a cabo Soluciones basadas en la Naturaleza (SbN), que son acciones que se

fundamentan en el funcionamiento de los ecosistemas para hacer frente a desafíos

actuales tales como el cambio climático. Además, no sólo proporcionan beneficios

medioambientales sino también económicos y sociales.

Nuestra hipótesis de partida se basa en que aquellas especies con mayor superficie

foliar serán capaces de captar más cantidad de luz y por tanto conseguir una mayor

producción primaria, siendo más eficaces desde el punto de vista fotosintético y, por

tanto, para reducir los niveles de dióxido de carbono atmosférico.

The main objective of this work is to compare the photosynthetic efficiency of

different species of landscaping plants, to determine which of them is more efficient in

absorbing CO2. This species should be the one used in parks and gardens in order to

better contribute to climate change mitigation. This means carrying out Nature-Based

Solutions (NBS), which are actions that are based on the functioning of ecosystems to

face current challenges such as climate change. In addition, they provide not only

environmental benefits but also economic and social benefits.

Our starting hypothesis is based on those species with a larger leaf surface will be

able to capture more light and therefore achieve a higher primary production, being

more effective from the photosynthetic point of view and, therefore, to reduce the

levels of atmospheric carbon dioxide.

2. INTRODUCCIÓN

El cambio climático está provocado, entre otros factores, por el incremento de la

concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que ocasiona que un

mayor porcentaje de la radiación quede atrapada en la misma, produciendo así una

subida de temperatura a escala global.

La mitigación climática está relacionada con los intentos de ralentizar el proceso de

cambio climático global. Esto se puede hacer de dos maneras:

• Reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.

• Absorbiendo el dióxido de carbono atmosférico.

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Una de las mejores formas de lograr dicha mitigación es concentrarse en la

reforestación, aumentando la biomasa para la absorción de CO2 al ser los ecosistemas

naturales y modificados muy eficaces para combatir el cambio climático a través de su

función de sumideros de carbono al absorber las emisiones de CO2. Mediante la

fotosíntesis las plantas capturan dióxido de carbono atmosférico para sintetizar

materia orgánica, utilizando luz solar y expulsando oxígeno, siendo considerada como

un mecanismo natural que mantiene el equilibrio de nuestro planeta y la biodiversidad

que en él habita.

Según un estudio elaborado por la Universidad de Sevilla en 2007, los árboles que

más CO2 pueden eliminar del ambiente son los pinos, en concreto dos especies muy

comunes en España, el pino carrasco (Pinus halepensis) y el pino piñonero (Pinus

pinea). Se calcula que un ejemplar maduro de este tipo de conífera puede llegar a

absorber hasta 50 toneladas de dióxido de carbono al año, es decir, es capaz de

absorber las emisiones generadas por 30 coches de tamaño media que hagan 10.000

km al año.

Pero, ¿qué ocurre con los arbustos? ¿Cuáles son capaces de absorber más dióxido

de carbono? El rendimiento fotosintético se puede medir de varias formas, mediante

el consumo de CO2 y mediante la síntesis de materia orgánica (producción primaria).

Con este trabajo se pretende comparar el rendimiento fotosintético de distintas

especies de plantas de ajardinamiento, para determinar cuál de ellas es más eficiente

en la absorción de CO2 y que sea esa especie la utilizada en parques y jardines para así

contribuir mejor a la mitigación del cambio climático.

El estudio ha sido desarrollado por alumnos de 2º de Bachillerato, con la finalidad

de realizar una investigación real, intentando conseguir cambios en nuestro entorno, y

con la metodología adecuada para favorecer el aprendizaje entre iguales.

3. METODOLOGÍA

Se eligieron para nuestro estudio

cuatro especies de plantas de las utilizadas

comúnmente en el acondicionamiento de

parques y jardines.

Las especies seleccionadas, con

asesoramiento del vivero local, fueron:

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• Adelfa (Nerium oleander): Son árboles o arbustos

hasta de 3-4 m de altura, perennifolios.

Originariamente se encontraba como planta nativa

en una amplia zona que cubría las riberas de la

cuenca del mar Mediterráneo hasta China. Se ha

difundido ampliamente por todas las zonas con

clima propicio como planta ornamental. En Estados

Unidos se ha introducido como cultivo ornamental,

incluso urbano y en carreteras; también en restauración, como después del

huracán de 1990, cuando se plantó en grandes cantidades en Texas. Gracias

a su espectacular floración es una especie muy cultivada en jardines y

medianeras de carretera.

• Ciprés limonero (Cupressus macrocarpa): Es un

árbol de hoja perenne que se considera una

conífera por poseer estructuras reproductivas

llamadas conos que protegen las semillas, similares

a las piñas del pino. Su origen es Mediterráneo, del

norte de Italia, y puede alcanzar hasta los 6 metros

de altura. Su follaje es de un color verde

amarillento y el perfume de sus hojas recuerdan al

limón. Se adapta a cualquier clima, exposición y

sustrato. Es una planta muy versátil y decorativa a

la hora de adornar nuestros jardines, patios, vestíbulos, terrazas e incluso el

interior de nuestros hogares siempre y cuando tenga suficiente luz y

frescor.

• Evónimo (Euonymus compacto): Es uno de los

arbolitos/arbustos de hoja perenne más populares.

Alcanza una altura de 2 a 8 metros, aunque

normalmente no se le deja crecer más de 3 metros.

Su fácil cultivo y mantenimiento, así como su

resistencia a la poda y a las enfermedades, hacen

de él una planta estupenda para tener en casi

cualquier tipo de jardín. Con origen en Japón,

Corea y China, tiene las hojas de color verde muy

compactas y es resistente a terrenos secos,

calcáreos y la salinidad.

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• Tuya (Thuja aurea nana): Es una conífera de porte

arbustivo y una forma globosa. Muy densa y

compacta, con ramas erectas y abundantes

ramillas flexibles. Tiene su origen en Irán y China y

puede alcanzar hasta el metro y medio de altura.

Se utiliza principalmente en jardinería para

macetas, grupos, ejemplares aislados, rocallas, etc.

El rendimiento fotosintético de estas plantas se midió de dos maneras:

a) Cálculo de la producción primaria neta: la producción primaria neta es la

energía almacenada en el nivel trófico de los productores por unidad de

tiempo. Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo. Suele

expresarse en g C/m2 ∙ día, siendo C el carbono orgánico.

Para su cálculo, se pesaron las plantas con la maceta al inicio del experimento y

al mes siguiente. También se calculó de manera aproximada la superficie

ocupada por cada una de ellas (base por altura), y se rellenó la siguiente tabla:

ESPECIES DE PLANTAS

PARÁMETROS ADELFA CIPRÉS EVÓNIMO TUYA

Incremento de

biomasa

(g C)

Superficie (m2)

Tiempo

(días)

RESULTADO

(g C/m2 ∙ día)

b) Consumo de CO2: para contabilizar el consumo de dióxido de carbono por cada

una de las plantas estudiadas, se construyó una estructura hermética individual

con alambre de hierro y plásticos. Para ello se usaron 4 soportes universales de

laboratorio por planta, uno por esquina. En dichos soportes se enrolló alambre

de 1’6 mm de calibre para unirlos en parejas formando un arco. Después, se

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unieron los arcos en la parte central con más alambre. De este modo se

consiguió crear una estructura ojival estable.

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A continuación, se instalaron sensores en cada una de las plantas:

sensor de CO2, sensor de temperatura y humedad del aire y sensor de

humedad de la tierra. De este modo se han podido controlar las variables que

influyen en la fotosíntesis, a excepción de la intensidad lumínica, puesto que las

plantas se han colocado en el mismo lugar para que recibieran la misma

cantidad de luz.

Los sensores se han cableado

y programado con Arduino, para

recoger los datos y posteriormente

analizarlos más detenidamente.

Por último, las plantas se han

tapado con un plástico (gracias a la

estructura metálica construida) y

sellado con silicona y celo ancho con

el objetivo de crear unos

contenedores herméticos. Por tanto, registrando los niveles de dióxido de

carbono dentro de cada estructura se podrá saber qué especie de planta

disminuye con más éxito su concentración, es decir, que especie consume más

CO2 y por tanto es más eficiente desde el punto de vista fotosintético.

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Finalmente aparece un cuadro resumen de las acciones realizadas cada mes:

ACCIONES DESARROLLADAS Y TEMPORALIZACIÓN

ENERO 2021 Búsqueda de información sobre rendimiento fotosintético y

Soluciones basadas en la Naturaleza.

Elección de las plantas de ajardinamiento a estudiar

FEBRERO 2021 Construcción de la estructura metálica para las plantas.

Creación del Arduino y cableado de los sensores.

MARZO 2021 Pesado inicial de las plantas y medida de su superficie.

Cerramiento de las plantas con plástico.

Puesta en marcha de las mediciones.

ABRIL 2021 Análisis preliminar de los primeros resultados.

Creación de un sistema de medición mediante LabVIEW para

un mejor registro, almacenamiento y visualización de los

datos. En colaboración con los compañeros del Ciclo

Formativo de Energías Renovables.

4. RESULTADOS

Los resultados obtenidos en cuanto a la medición del rendimiento fotosintético de

las plantas estudiadas usando el cálculo de la producción primaria neta fueron los

siguientes:

ESPECIES DE PLANTAS

PARÁMETROS ADELFA CIPRÉS EVÓNIMO TUYA

Incremento de

biomasa

(g C)

300

100

200

200

Superficie (m2)

0,49 0,09 0,29 0,17

Tiempo

(días)

30

30

30

30

RESULTADO

(g C/m2 ∙ día)

20,4

37,1

23

39,2

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Como puede observarse, la tuya seguida del ciprés limonero son las plantas que

presentan mayor aumento de biomasa por unidad de tiempo y por tanto mayor

asimilación de dióxido de carbono.

En cuanto a los datos obtenidos por los sensores, las variables que afectan a la

fotosíntesis (intensidad lumínica, temperatura y humedad) han registrado valores muy

parecidos en las cuatro plantas estudiadas.

La concentración de CO2 atmosférico dentro de los recintos construidos ha sido de

media un 20% menor que la concentración de dióxido de carbono en el resto del aula

donde se situó el experimento.

La especie de plantas que más rebajó los niveles de CO2 de su habitáculo fue la

tuya, seguida del ciprés limonero y el evónimo. La planta que registró una menor

absorción de dióxido de carbono fue la adelfa. Estos datos coinciden con los

registrados sobre el aumento de biomasa, siendo además las diferencias poco

significativas entre las dos coníferas.

5. CONCLUSIONES

La actividad fotosintética teniendo en cuenta tanto el cálculo de la producción

primaria neta como el consumo de dióxido de carbono nos indica que hay un mayor

eficiencia fotosintética en la tuya y el ciprés limonero, no coincidiendo con nuestra

hipótesis inicial de que aquellas especies con mayor superficie foliar serán capaces de

captar más cantidad de luz y por tanto conseguir una mayor captura de CO2. En

cambio, sí coinciden estos datos con el estudio de la Universidad de Sevilla en 2007,

donde fueron los pinos los árboles más eficientes en la absorción de dióxido de

carbono, perteneciendo éstos al grupo de las coníferas como las dos plantas que más

CO2 absorben de nuestro estudio.

Además, a lo largo del proyecto nos hemos encontrado con que la concentración

dióxido de carbono en el exterior estaba en torno a 350-380 ppm, y en el interior llegó

incluso a niveles inferiores de 100 ppm al no haber ventilación, llegando un momento

en el que la actividad fotosintética descendió debido probablemente a la deficiencia de

CO2. Este hecho coincide con estudios realizados en invernaderos acerca del

rendimiento fotosintético.

Teniendo en cuenta las variables mencionadas, se va a continuar con la

experimentación ventilando las construcciones en función de la cantidad de CO2

detectada por los sensores, y se va a implementar un sistema de registro de datos

mediante LabVIEW en colaboración con los compañeros del Ciclo Formativo de

Energías Renovables.

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6. BIBLIOGRAFÍA

Discoli, C. A.; Barbero, D. A. 2001. “Insustentabilidad urbano-

energéticaambiental. Determinación y cuantificación de contaminantes aéreos

y sumideros”. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente 5.

Figueroa Clemente, M. E. (Coord.) (2007). ““Evaluación de la capacidad de

sumidero de CO2 de la vegetación arbórea y arbustiva susceptible de ser

utilizada en la red de carreteras de Andalucía. Generación de un modelo

estacional de funcionamiento de sumideros y aplicación a un caso práctico””.

Consejería de Obras Públicas y Transportes Junta de Andalucía.

Figueroa, M. E. y Redondo, S. (Coord.) (2007). “Los sumideros naturales de CO2.

Una estrategia sostenible entre el cambio climático y el Protocolo de Kyoto

desde las perspectivas urbana y territorial”. Colección: Pensamiento Global: Las

Claves del Mundo Actual. Publicaciones de la Universidad de Sevilla y Muñoz

Moya Editores.

Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP) (2009). “Técnicas en

fotosíntesis y bioproductividad”. Colegio de Posgraduados Chapingo Edo.

México.

Seoane, F. A.; Evans, J. M. (2001). “Beneficios del arbolado urbano evaluación

del balance entre secuestro, demanda energética y otros impactos”. Avances en

Energías Renovables y Medio Ambiente 5.