EL AIRE EN NUESTRAS CIUDADES que nos hace arder los ojos y ahoga los pulmones también daña, y en ocasiones mata, nuestros arbustos y árboles. La escorrentía de sal extendida en las calles para derretir la nieve y el hielo en invierno daña el césped y otras cosas en crecimiento. Se necesitan plantas que sobrevivan, incluso prosperen, en medio de humo, mugre, humos, productos químicos.
Las plantas absorben dióxido de carbono y nos suministran oxígeno en el proceso de fotosíntesis. Al mismo tiempo, reducen los contaminantes en el agua y el suelo. También eliminan cantidades significativas de contaminantes gaseosos y partículas del aire. Las plantas microscópicas en el suelo también reducen los contaminantes del aire y degradan muchos químicos tóxicos que ingresan al suelo.
Las plantas mantienen la capa superior del suelo en su lugar. Por lo tanto, reducen los sedimentos y el exceso de nutrientes que contaminan el agua. Las plantas también crean barreras acústicas efectivas, y así reducen la contaminación acústica.
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En los Estados Unidos, el ozono es el principal contaminante que afecta la vegetación.
Otros contaminantes del aire que preocupan a los científicos de las plantas son el nitrato de peroxiacetilo (PAN), el dióxido de azufre y los fluoruros. No es tan probable que el dióxido de nitrógeno y el etileno causen lesiones agudas, pero pueden retrasar el crecimiento de las plantas y causar su vejez prematura.
El ozono y el PAN son oxidantes fotoquímicos formados por la luz solar que actúa sobre los productos de la combustión del combustible, particularmente el dióxido de nitrógeno y los hidrocarburos que provienen de los gases de escape de los vehículos de motor.
El etileno también es un producto de la combustión de combustible y, en menor medida, es producido por la vegetación.
El dióxido de azufre resulta de la fundición de minerales y de la quema de combustibles que contienen azufre, como el carbón y el petróleo crudo.
Los fluoruros se emiten en la producción de aluminio, acero, cerámica y fertilizantes de fósforo.
Algunas de las lesiones causadas por contaminantes del aire se dan a continuación.
El ozono causa muchas pequeñas lesiones irregulares, llamadas mancha o punteado, en la superficie superior de la hoja de las plantas de hoja ancha. Se pueden desarrollar lesiones en ambas superficies de las hojas en especies de crecimiento vertical como el grano o la hierba. Las venas de las hojas tienden a permanecer verdes a menos que ocurra un amarillamiento general (clorosis). Las lesiones cloróticas también ocurren en agujas de pino, junto con la muerte regresiva de la punta. La lesión ocurre principalmente en las hojas inferiores de las plantas.
El nitrato de peroxiacetilo (PAN) provoca el colapso de los tejidos y el plateado, el glaseado o el bronceado, generalmente de la superficie inferior de la hoja. La lesión puede aparecer como bandas transversales. El PAN afecta las hojas más jóvenes que las afectadas por el ozono.
El dióxido de azufre causa manchas irregulares entre las venas de las hojas. Estas manchas se muestran en ambas superficies de las hojas. El tejido lesionado es blanco, gris o marfil con venas más grandes que permanecen verdes. En pastos y plantas similares con venas paralelas, la lesión aparece como rayas y tizón general en las puntas de las hojas.
El dióxido de nitrógeno suprime el crecimiento de las plantas sin marcar las hojas cuando las concentraciones son bajas. Las altas concentraciones pueden producir marcas en las hojas que se parecen a las lesiones por dióxido de azufre.
El fluoruro causa necrosis (muerte) de los márgenes y las puntas de las hojas. En algunas plantas, por ejemplo, cítricos, álamos y maíz, los patrones cloróticos en las hojas pueden ser los síntomas principales.
El etileno provoca el marchitamiento de las flores y la caída de las hojas más jóvenes, seguido de un amarillamiento prematuro y defoliación.
La contaminación en pueblos y ciudades rara vez se debe a un solo contaminante. Por lo general, hay muchos contaminantes y su efecto total suele ser mucho mayor de lo que cabría esperar, sabiendo sus efectos individuales. También hay síntomas que imitan las lesiones por contaminación del aire. Pueden ser causados por insectos y enfermedades o por una mala nutrición, compactación del suelo, sequía, frío y alto contenido de sal en el suelo. Las lesiones causadas por los contaminantes del aire pueden hacer que las plantas sean más susceptibles al daño causado por algunas enfermedades e insectos.
El envejecimiento prematuro de las hojas causado por contaminantes del aire a menudo se confunde con el envejecimiento natural. La mejor manera de conocer los efectos completos de los contaminantes del aire oxidante fotoquímico en las plantas es cultivar las mismas plantas en invernaderos, tanto en aire sin filtrar como en aire filtrado limpio. Los científicos han hecho esto, con resultados notables.
Por ejemplo, los estudios con cítricos cerca de Los Ángeles mostraron que los rendimientos de la fruta eran solo aproximadamente la mitad en aire sin filtrar que en aire con filtro de carbón, a pesar de que las hojas estaban casi libres de lesiones en el aire sin filtrar. El ozono se consideró la causa principal del rendimiento reducido. Este y otros oxidantes se eliminan efectivamente mediante filtros de carbón activado. Se requieren filtros especiales para eliminar contaminantes como el fluoruro y el etileno.
Otros estudios, en Beltsville, Maryland, han demostrado que muchas plantas se benefician del aire filtrado a través del carbono para eliminar los oxidantes. Ciertas variedades de papa, cebolla, rábano y frijoles casi duplicaron su crecimiento en invernaderos con aire filtrado con carbón. Y estaban libres de las lesiones observadas en el aire sin filtrar.
Las plántulas de sicómoro en el aire filtrado con carbón eran un 25 por ciento más altas que las del aire sin filtrar.
Los niveles de oxidantes fotoquímicos en Beltsville y a lo largo de la costa este son solo alrededor de un tercio de los de la cuenca de Los Ángeles. Pero las plantas que crecen en el este, con su mayor contenido de humedad del suelo y del aire, son mucho más sensibles a los contaminantes que las plantas que crecen en el árido oeste.
Las pérdidas por contaminantes del aire pueden ser graves o menores, dependiendo de la variedad de cultivo plantado. Una variedad de papa, Norland, mostró lesiones severas en las hojas y una marcada reducción en el rendimiento de los tubérculos en aire sin filtrar, mientras que otra variedad, Kennebec, no lo hizo.
Eventualmente, habrá una mayor demanda del público de plantas que toleren la contaminación del aire. La mayor necesidad será de plantas que toleren oxidantes fotoquímicos. Los niveles de estos contaminantes están aumentando y su distribución es generalizada.
Los científicos saben que la variación genética en la resistencia a los contaminantes ocurre en muchas especies de plantas. Una planta sobrevive; otro no. Por lo tanto, identifican y guardan semillas de la que lo hace según la teoría de que la planta tiene una tolerancia natural a la contaminación del aire. El uso generalizado de variedades tolerantes hará mucho para reducir las pérdidas.
Las pérdidas de los contaminantes del aire pueden reducirse aún más mediante el cultivo de plantas para aumentar la tolerancia. Esto se ha hecho con éxito para el tabaco para envolver cigarros en el valle de Connecticut.
Hasta cierto punto, los fitomejoradores de cultivos y plantas hortícolas, sin saberlo, han desarrollado plantas tolerantes a la contaminación al seleccionar las plantas más libres de daños en las hojas. Por ejemplo, el equipo de variedades de alfalfa desarrollado en Beltsville tiene mayor tolerancia al ozono que las variedades desarrolladas en otras partes del país con menos contaminación del aire. La variedad de algodón Acala SJ-1, desarrollada y utilizada en California, tiene más tolerancia al ozono que las variedades del sureste de los Estados Unidos, donde los niveles de estos contaminantes son mucho más bajos.
Las plantas son buenas detectives de la contaminación del aire, y su uso para este propósito aumentará. Alemania Occidental requiere la plantación de especies forestales en ciertas industrias como un control sobre la emisión de sustancias tóxicas. Las plantas sensibles pueden mostrar efectos visibles de la contaminación mucho antes de que sus efectos puedan observarse en animales o materiales.
Las plantas son más baratas que la instrumentación especializada como detectives de contaminación. Responden a varios contaminantes (los efectos pueden ser aditivos) e indican si hay contaminantes de importancia biológica.
Por supuesto, también necesitamos instrumentación que incluya, para algunos contaminantes como los oxidantes fotoquímicos, una red nacional de dispositivos con la información resumida por las computadoras y que esté disponible de inmediato para el público. El monitoreo se necesita principalmente de junio a septiembre, cuando los niveles de oxidantes son más altos y la vegetación está haciendo la mayor parte de su crecimiento. En la cuenca de Los Ángeles, la necesidad es casi todo el año.
Cuando las plantas son dañadas por contaminantes, sabemos que, al mismo tiempo, eliminan algunos contaminantes. En el caso de la contaminación por fluoruro, las hojas de especies tolerantes pueden contener varios cientos de partes por millón de fluoruro sin daño visible. Las hojas también eliminan contaminantes, como el ozono y las partículas de polvo, simplemente por contacto con las superficies de las hojas. Pero se eliminan más contaminantes gaseosos cuando los estomas o los poros microscópicos están abiertos. Hay varios miles de estos poros en cada pulgada cuadrada de superficie de la hoja. Normalmente están abiertos durante el día y cerrados por la noche.
Las formas más bajas de vida vegetal también eliminan los contaminantes en el aire, el suelo y el agua. Por ejemplo, algunos de los microorganismos en el suelo eliminan el monóxido de carbono y los hidrocarburos, como el etileno, cuando el aire sobre la superficie del suelo se mezcla con el aire en el suelo. Otros microorganismos degradan los productos químicos tóxicos para que no se acumulen residuos.
Las reacciones químicas parecen estar involucradas principalmente en la eliminación de otros contaminantes del suelo, como el dióxido de azufre y el dióxido de nitrógeno.
Mantener una abundancia de vegetación es esencial para el control de la contaminación. El suelo superior debe mantenerse en su lugar, y necesitamos propagar más plantas de las que destruimos con nuestras actividades.
Los árboles y la contaminación casi podrían formar un capítulo separado. Aunque los árboles generalmente viven mucho tiempo, la contaminación del aire puede matarlos.
Durante más de 95 años, el dióxido de azufre arrojado por las fundiciones en los Estados Unidos y Europa ha estado matando árboles, principalmente las coníferas, como pinos, abetos y abetos. El daño extremo a las coníferas por el dióxido de azufre se encontró en áreas de madera alrededor de las fundiciones, pero también se produjeron pérdidas en los centros industriales urbanos donde el dióxido de azufre era el principal contaminante.
En 1924, después de una larga lucha con la cultura de las coníferas, el Royal Botanic Gardens decidió concentrar sus futuras plantaciones de coníferas en la zona rural de Kent en lugar de hacerlo en Kew, cerca de Londres.
El ozono y el dióxido de azufre causan la enfermedad enana clorótica y otras dolencias del pino blanco en el este de los Estados Unidos. Algunos de los pinos blancos afectados se encuentran en zonas rurales muy alejadas de la industria y los centros urbanos. Sin embargo, durante los períodos de estancamiento del aire, la capa de aire contaminado puede cubrir toda una región desde Maryland hasta Massachusetts.
Pero estos son árboles del bosque. En el este o el oeste, o en cualquier lugar intermedio, podríamos plantar un abeto Douglas, un pino ponderosa o un pino blanco del este como un adorno para adornar los terrenos de nuestra casa o para diseñar un sitio de fábrica, pero no son los habituales. árboles de zonas urbanas. ¿Qué pasa con los árboles de sombra: olmos, robles, arces, planos; ¿Qué pasa con nuestros árboles ornamentales: cerezas, magnolias, manzanos en flor? No sabemos en qué medida estos árboles, que hacen que la vida sea mucho más habitable, están sufriendo debido a un ambiente contaminado. Se sabe que se producen lesiones agudas y crónicas en algunas de estas especies debido a los contaminantes.
Especialmente en nuestras ciudades, los árboles tienen un valor inestimable ya que reducen el ruido, producen sombra, filtran las partículas de polvo y, lo que es más importante, proporcionan un vínculo estético entre el hombre urbano y su patrimonio natural.
Reducir la contaminación del aire en la fuente ayudará a mantener los árboles, pero la contaminación probablemente no pueda eliminarse. Por lo tanto, debemos encontrar formas para que el hombre y los árboles vivan mejor en condiciones urbanas.
Cualquier reducción en la vitalidad de un árbol lo convierte en un huésped más probable para el ataque de insectos y enfermedades y disminuye su resistencia a otras tensiones ambientales como la sequía. ¿Qué se puede hacer para mejorar la resistencia de los árboles a la contaminación?
Al igual que con las plantas hortícolas y de cultivo, se deben encontrar árboles que sean suficientemente tolerantes a los contaminantes para que no sufran daños agudos. Además, deben mantener un vigor satisfactorio cuando se exponen a los niveles de contaminación existentes. Incluso si la contaminación se reduce significativamente en la fuente, todavía se necesitarán árboles tolerantes para prosperar a niveles reducidos de contaminación.
¿Cómo podemos seleccionar árboles resistentes a la contaminación? Una técnica obvia es examinar los árboles urbanos para determinar qué especies han sufrido en las calles de nuestra ciudad a lo largo de los años.
Dos especies vienen inmediatamente a la mente. Estos son el ginkgo y el árbol del cielo chino (Ailanthus), el árbol que crece incluso en Brooklyn. El ginkgo es un árbol de sombra aceptable, especialmente los árboles machos que no producen el fruto odorífero característico. Ailanthus, sin embargo, no puede considerarse deseable, excepto quizás en las situaciones más desesperadas.
Los informes de resistencia “natural” varían de una región a otra, y una especie de árbol considerada resistente en Houston puede ser bastante susceptible en Buffalo.
Pero las calles de pueblos y ciudades no son un laboratorio ideal. Las condiciones de crecimiento varían enormemente, incluso de un lado a otro de una calle, y pueden influir en la respuesta de un árbol a los contaminantes gaseosos del aire. Además, dado que la contaminación del aire urbano, especialmente el smog fotoquímico, es una manifestación bastante reciente de la civilización, no ha habido tiempo suficiente para que se produzca ningún grado significativo de selección natural para que haya tolerancia a la contaminación.
Podemos seleccionar la resistencia al someter las plántulas de árboles jóvenes o partes de plantas separadas a cantidades medidas de gases contaminantes en condiciones controladas. Se están utilizando cámaras especiales de fumigación para estudiar los efectos de varios gases, solos o en combinación, en los árboles y en otras plantas. Incluso con las instalaciones limitadas disponibles en la actualidad, se están haciendo algunos progresos.
¿Qué se ha encontrado? Se han establecido ciertas relaciones entre especies. Por ejemplo, el tilo europeo es más tolerante al ozono que la ceniza blanca. Por otro lado, el tilo es más susceptible a la sal en el suelo. Pero el hallazgo más importante de los estudios de fumigación, que excede incluso las diferencias entre especies, son las diferencias significativas en la resistencia entre plantas individuales dentro de una especie.
El cultivo de árboles urbanos está cambiando rápidamente de la dependencia de especies particulares al uso de clones seleccionados. Todos los miembros de un clon se propagan vegetativamente de un árbol individual (mediante injertos, brotes o esquejes enraizados) y tienen la misma constitución genética, como gemelos idénticos.
Es en la selección individual donde reside nuestra mayor esperanza. La selección de árboles tolerantes a la contaminación y la combinación de la resistencia a la contaminación del aire con otras características deseables, como la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la sequía y las sales, es posible mediante la reproducción selectiva. Los árboles podrían desarrollarse también para la eficiencia en la eliminación de contaminantes de la atmósfera.
Los árboles viven mucho tiempo; La cría de árboles lleva mucho tiempo. Pero los árboles mejorados que resultan de la investigación de hoy durarán mucho tiempo, para mejorar nuestros pueblos, suburbios y ciudades por el bien de la gente.
Contaminación de sal
Las sales se producen naturalmente en suelos y aguas y pueden considerarse contaminantes solo cuando el hombre introduce sales extrañas. Obviamente, esto ocurre cuando la sal se usa para descongelar las calles y carreteras de la ciudad.
Las sales suministran a las plantas nutrientes minerales esenciales para su crecimiento. Sin embargo, cuando están presentes en exceso, las sales son perjudiciales.
En regiones húmedas, la lluvia filtra fácilmente sales del suelo, y la salinidad normalmente no es un problema. En las regiones subhúmedas y áridas, las plantas deben ser regadas, y las sales presentes en las aguas de riego son la principal fuente de acumulación de sal en el suelo. Muchas áreas irrigadas en los tiempos modernos y antiguos han sido “saladas” o severamente dañadas como resultado de la acumulación de sal.
Cuando riega sus plantas, absorben agua, pero dejan en el suelo la mayoría de las sales que estaban en el agua. La única forma de eliminar estas sales es usar más agua que la que se evapora y es utilizada por las plantas. Si el exceso de agua puede drenar por debajo de las raíces, llevará consigo el exceso de sales no deseadas. Esto se llama lixiviación.
La lixiviación con una profundidad de agua de 6 pulgadas, por ejemplo, reducirá la salinidad del pie superior del suelo en un 50 por ciento, y una profundidad de agua de 12 pulgadas la reducirá en un 80 por ciento. Las enmiendas químicas, como el yeso, son necesarias para recuperar los suelos afectados por el sodio. Se debe proporcionar drenaje del subsuelo si no es naturalmente adecuado.
¿Cuáles son los síntomas de la lesión por sal? A medida que aumenta el nivel de salinidad, las hojas, tallos, flores y frutos son generalmente más pequeños. El retraso del crecimiento y, en casos extremos, la muerte de las plantas suelen ser los únicos efectos observables en la mayoría de las plantas no leñosas . Las plantas leñosas , es decir, los árboles, los arbustos y las vides, están dañadas por la acumulación de sodio o cloruro en las hojas. Se desarrollan puntas características o quemaduras marginales en las hojas. Las hojas quemadas a menudo caen de las plantas, y esto puede ser seguido por la muerte de los tallos y la eventual muerte de las plantas.
Las especies de plantas exhiben una amplia gama de tolerancia a la sal. Las especies económicas más tolerantes, como Bermudagrass, son capaces de tolerar concentraciones de sal aproximadamente 10 veces mayores que las toleradas por las especies más sensibles, como la violeta africana, la rosa y la fresa, por ejemplo.
Puede darse una idea de los niveles de sal tolerados por las plantas en términos de la concentración total de sal en el agua del suelo que baña las raíces. Las especies sensibles se ven afectadas cuando el agua del suelo contiene más del 0.2 por ciento de sales totales en solución. Las plantas moderadamente tolerantes se ven afectadas por encima del 0,5 por ciento y las plantas tolerantes por encima del 1 por ciento. A modo de comparación, el agua de mar tiene un contenido de sal del 3,5 por ciento y la salmuera saturada una concentración del 35 por ciento.
La mayoría de los cultivos de flores no leñosas son moderadamente tolerantes a la sal. Los arbustos varían ampliamente en tolerancia a la sal. La ciruela natal, la buganvilla, la adelfa, la dodonea, el cepillo para botellas y la cobertura del suelo, el romero, son bastante tolerantes a la sal. La mayoría de los arbustos son moderadamente tolerantes. Las especies de arbustos más sensibles incluyen la hiedra argelina (una cubierta vegetal), el acebo de Burford, la guayaba de piña y la rosa.
Los árboles de hábitats normalmente salinos, como los tamariscos y los manglares, son muy tolerantes. Otras especies tolerantes incluyen la langosta negra y la langosta de miel. Los árboles coníferos, como el abeto azul, el pino blanco y el abeto Douglas, son relativamente sensibles, pero el pino ponderosa y el cedro rojo del este son moderadamente tolerantes, como también lo son el roble blanco, el roble rojo, el enebro extendido y el arborvitae.
Las plantas normalmente absorben sales a través de sus raíces, pero muchas absorben sales directamente a través de sus hojas si el follaje se humedece por aspersión. Los árboles frutales, como la ciruela y otras frutas de hueso, y los cítricos absorben sales tan fácilmente a través de sus hojas que los sistemas de rociadores generalmente deben diseñarse para evitar humedecer el follaje de estos árboles. No se ha estudiado la absorción de sal por las hojas de los arbustos, pero se ha observado daño por rociado de sal en las zonas costeras de Florida y Australia, donde el rocío marino humedece el follaje. También se ha notado el daño de las hojas por la pulverización de agua salada en los árboles y arbustos plantados a lo largo de las carreteras que fueron descongeladas con sal.
El daño extenso de la sal a los árboles, arbustos y pasto a lo largo de las calles y carreteras descongeladas por la sal es más difícil de controlar mediante la selección de plantas. Las concentraciones de sal en el agua que drena de la carretera pueden ser tan altas que ninguna planta adaptada a las condiciones del norte puede sobrevivir. Además, la pérdida de magníficos árboles en la carretera puede no ser aceptable, incluso si hay disponibles algunas especies humildes de reemplazo tolerantes a la sal.
Sería mejor instalar desagües para llevar las soluciones de salmuera lejos de la carretera sin dañar los árboles de la carretera. El diseño de nuevas autopistas y plantaciones en carretera debería tener en cuenta los efectos de la descongelación por sal.
La tierra se utilizará cada vez más para la eliminación de desechos líquidos y sólidos para reducir la contaminación de nuestras vías fluviales y aprovechar la capacidad excepcional del suelo para eliminar y descomponer muchos materiales de desecho. Deberá tenerse en cuenta la tolerancia de las plantas a la salinidad, así como otros contaminantes.
La salinidad, como la contaminación del aire, no se puede eliminar por completo. Sin embargo, si las especies de plantas con tolerancia adecuada a la sal están fácilmente disponibles, la salinidad puede no ser perjudicial.
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