Ozono – El gas de escape es el culpable: el ozono a nivel del suelo está dañando los cultivos

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Frode Stordal e Ane Vollsnes estão pesquisando como as plantas são danificadas pelo ozônio. Isso é feito no fitotron, uma instalação avançada onde é possível testar o que acontece com as plantas sob diferentes condições climáticas. Crédito: Yngve Vogt

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Las emisiones de gases de escape han duplicado la cantidad de ozono a nivel del suelo. La vegetación está siendo destruida. La producción de alimentos está disminuyendo. Los investigadores ahora temen que el daño sea mayor en las regiones árticas.

Cortesia OiUYngve 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 UV del sol. Sin embargo, el hecho de que la contaminación lleve 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 en 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, los investigadores internacionales determinaron que el ozono a nivel del suelo reducía la producción de trigo entre un siete y un doce por ciento, la soja entre un seis y un dieciséis por ciento, el arroz entre un tres y un cuatro por ciento y el maíz entre un tres y un 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 en 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. Los fisiólogos de las plantas y los físicos de la atmósfera de la Universidad de Oslo se han unido para investigar esto.

Más ozono con gases de escape.

Para comprender su investigación, debemos analizar 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 están formadas por dos átomos de oxígeno (O2), el ozono está formado por tres átomos de oxígeno (O3). La diferencia puede parecer pequeña, pero hace una diferencia dramática. El ozono es el contaminante del aire que puede causar el mayor daño 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 ejemplos más conocidos de todos los días son los gases de escape de automóviles, barcos y aviones. Cuando la combustión se produce a altas temperaturas, los dos componentes principales del aire, a saber, el oxígeno y el nitrógeno, reaccionan entre sí. Se forman los llamados gases NOX. Estos son los gases óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). 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), al metano (CH4) y a los 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 ayuda de la radiación solar UV.

La concentración de ozono es máxima durante el día. Durante la noche, baja. 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 el sol sale, la concentración está en su punto más bajo. El nivel vuelve a aumentar durante el transcurso del día.

Los gases NOX también pueden formarse de forma completamente natural. Los rayos son un ejemplo de esto, pero la contaminación provocada por el hombre es la causa del tremendo aumento del ozono a nivel del suelo.

«La capa de ozono a nivel del suelo es un problema que nos ha arrastrado», dice Frode Stordal.

¿Cómo daña el ozono a las plantas?

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Este trébol fue sometido a ozono por tan solo tres períodos de seis horas. Esto fue suficiente para que obtuviera manchas visibles. Estos puntos son tejidos muertos. Crédito: Yngve Vogt / Apollon

Uno podría preguntarse cómo el ozono daña 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, el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O) en glucosa (C6H12O6) y oxígeno (O2). La glucosa es la energía que necesitan las plantas para sobrevivir. El oxígeno es el material de desecho.

Para recibir dióxido de carbono y al mismo tiempo emitir oxígeno y vapor de agua, las hojas tienen pequeños poros, que se llaman estomas. El daño ocurre cuando el ozono penetra a través de estos poros.

Las plantas tienen un medio elegante para defenderse contra el peligro del ozono. El arma de defensa son los antioxidantes. Neutralizan el ozono.

“El nivel de defensa varía de planta a planta. Si la planta tiene muchos antioxidantes, el ozono no necesita hacer mucho daño. Aunque el ozono no penetra en las células, causa daño entre ellas.

een las células. Desafortunadamente, el ozono reacciona muy fácilmente con otros elementos. Se forman nuevos compuestos químicos que penetran más en la célula y los dañan desde adentro ”, explica la investigadora Ane Vollsnes en el 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 son de 12 horas de duración. En las regiones del norte, puede ser luz todo el día.

“El momento en que el ozono tiene la oportunidad de penetrar en las plantas, por lo tanto, dura mucho más tiempo en las regiones árticas que en el sur. Aunque la concentración de ozono es mayor en el Mediterráneo que en Noruega, las plantas en Noruega aún pueden ser 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 áreas 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 fue más dañado por el ozono cuando las noches eran brillantes. El trébol sufrió daños visibles. Las hojas estaban llenas de puntos. Estos puntos son tejidos muertos.

Daña las plantas a propósito

Las pruebas se realizan en el fitotrón en el sótano del edificio de biología en Blindern.

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Este trébol no ha sido sometido a contaminación adicional por ozono. Aquí las hojas son totalmente normales. Crédito: Yngve Vogt / Apollon

El fitotrón es una instalación avanzada donde los científicos pueden cultivar plantas y probar lo que les sucede en diferentes condiciones climáticas. En la mayoría de las dieciséis cámaras de crecimiento en el fitotrón, los investigadores pueden controlar la temperatura, la precipitación, la cantidad de luz y la duración de la noche y el día. Para verificar cómo las plantas responden al ozono, los investigadores pueden tener climas idénticos en todas las cámaras, mientras que varían la cantidad de ozono. Tales experimentos no son posibles de realizar en invernaderos. Cuando se lleva a cabo el experimento, 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 ha investigado cómo la duración del día afecta la contaminación del ozono de las plantas en el norte.

Desafortunadamente, existe el peligro de que la cantidad de ozono aumente en Noruega y en las regiones árticas. Esto se debe a la producción de petróleo en el Mar de Barents y al aumento previsto en el tráfico de envío a Asia a lo largo de la costa noruega y Siberia cuando se retire el hielo.

Ensayo de plantas cultivadas

Ane Vollsnes señala que no se ha investigado cómo afecta el ozono a la agricultura en Noruega, como la producción de trigo y avena. En la primera ronda, investigarán cómo los diferentes tipos de tréboles y pasto timothy, que se utilizan como alimento para animales para vacas y ovejas, son dañados por la contaminación del ozono. Ya pueden determinar que el trébol y el timothy son vulnerables al ozono, la pregunta es cuán vulnerables son.

«Estamos hablando de grandes pérdidas posibles, pero ocultas», dice Ane Vollsnes.

Su objetivo es encontrar los que mejor puedan soportar la contaminación del ozono. Aquí ella tiene cooperación con el Consejo de Agricultura 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 los Estados Unidos han mejorado la reducción de emisiones de los hornos de combustión y los 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 es el que más aumenta. Esto ocurre al mismo tiempo que aumenta la necesidad de alimentos. Esta 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 de arroz y 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 dramáticamente», concluye Frode Stordal.

Este artículo fue publicado por primera vez en Apollon.

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