ECOFISIOLOGÍA VEGETAL

 

PROGRAMA DE TEORÍA      PROGRAMA DE PRÁCTICAS     BIBLIOGRAFÍA

 

PROGRAMA  DE TEORÍA

1.- Concepto de ecofisiología vegetal. El hábitat de los vegetales. Las bases fisiológicas de la Ecología. Estrategias de respuesta de las plantas a los factores ambientales.

2.- Fisiología del estrés. Definiciones y terminología. Tipos de tensión. Daños provocados por el estrés. Resistencia al estrés. Tipos de resistencia al estrés. Clasificación de los estreses ambientales. Etapas en el desarrollo de un estrés. Indicadores inespecíficos de estrés. Fluorescencia rápida de la clorofila. Discriminación isotópica del C.

3.- El ambiente luminoso de los vegetales. La radiación solar como fuente energética. Radiaciones asequibles en la atmósfera. Captación de radiación por las plantas. La hoja como receptor de las radiaciones. Absorción, reflexión y transmisión. Distribución de la luz en las comunidades vegetales. Variación estacional en la percepción luminosa. Influencia de la radiación en la vida vegetal.

4.- Estrés de radiación visible. Déficit de luz o sombra. Evitación del déficit de luz. Tolerancia al déficit de luz. Diferencias entre plantas de sol y de sombra. Exceso de radiación visible. Daños debidos al estrés secundario. Daño directo debido al estrés primario. Daño indirecto debido al estrés primario. Resistencia al exceso de radiación.

5.- Estrés de radiación ultravioleta. Absorción por los vegetales. Daño primario directo. Daño primario indirecto. Aparición en la naturaleza. Resistencia a la radiación ultravioleta. Evitación y tolerancia. Mecanismo de la resistencia.

6.- Ecofisiología de la fotosíntesis. Rendimiento fotosintético y composición en pigmentos. Intercambio de CO2. Camino de la difusión y resistencias en la hoja: capa límite, resistencia estomática, resistencias físicas internas y a la carboxilación. Regulación estomática del intercambio gaseoso. Rendimiento de la fotosíntesis. Capacidad fotosintética. Actividad respiratoria específica.

7.- La renovación del CO2 bajo la influencia de los factores ambientales. El bioclima de los vegetales. Dependencia frente a la luz de la fotosíntesis neta. Fotosíntesis en la comunidad. Respuesta de fotosíntesis y respiración a la temperatura. Intercambio de CO2 y grado de hidratación. Factores de la atmósfera: CO2. Perfil de distribución. Variaciones diarias y estacionales. Influencia de la nutrición mineral.

8.- Utilización del carbono y producción de biomasa. Duración del período de asimilación. El balance del intercambio gaseoso. La producción de biomasa. Análisis del crecimiento vegetal. Principios generales. Conceptos básicos. Significado de las características del crecimiento.

9.- Análisis del crecimiento de plantas aisladas. Incremento en biomasa. Niveles de crecimiento absoluto y relativo. Nivel de producción en materia seca. Proporción de área foliar. Tasa de asimilación neta. Otros índices. Alometría en el crecimiento vegetal.

10.- Análisis del crecimiento de poblaciones y comunidades. Indice de área foliar. Nivel de crecimiento del cultivo. Duración del área foliar. Indice de clorofila. Proporción grano: hoja. Nivel de absorción específico. Nivel de utilización específico. Aplicaciones del análisis del crecimiento.

11.- Economía de los productos de asimilación y capacidad de crecimiento. Algas planctónicas. Cormófitos anuales. Plantas perennes. Arboles caducifolios. Arboles perennifolios. Distribución y transporte de asimilados.

12.- Economía de los minerales. Los elementos nutritivos del suelo. Captación, acumulación y eliminación de elementos minerales. Requerimientos nutritivos: deficiencias y excesos. Modelos generales de respuesta a los nutrientes del suelo. Economía del nitrógeno en plantas superiores.

13.- Características extremas del suelo: suelos salinos. El problema de la salinidad, su importancia y distribución. Causas de la salinización. Estrés provocado por el exceso de sales. Estrés secundario inducido por la salinidad. Estrés osmótico. Estrés de deficiencia en iones. Estrés primario. Distinción del daño osmótico. Daño primario indirecto. Daño primario directo.

14.- Resistencia al estrés salino. Evitación del estrés primario. Exclusión de sales. Expulsión activa. Suculencia. Tolerancia del estrés primario. Resistencia al estrés secundario. Salinidad y hormonas. Efecto de las sustancias aplicadas exógenamente: agentes protectores. Influencia de los factores ambientales. Conclusiones.

15.- El problema de los suelos cálcicos. Plantas calcícolas y calcífugas. Diferencias entre suelos cálcicos y ácidos. pH. Cationes intercambiables esenciales. Aniones esenciales. Oligoelementos. Estrés provocado por sales de calcio. Plantas calcífugas. Plantas calcícolas. Aspectos ecológicos del problema calcícolas-calcífugas.

16.- Economía hídrica en la célula. La medida del status hídrico de los tejidos. Relaciones entre déficits hídrico y potencial hídrico. Economía hídrica de la planta. Tipos básicos en la economía hídrica del Reino vegetal. La captación de agua por las raíces. El transporte del agua en la planta. El camino del agua y resistencias a la conducción. La velocidad del flujo del agua.

17.- Pérdida de agua por las hojas. Transpiración estomática, cuticular y peridérmica. Control fisiológico de la transpiración: transpiración relativa. Transpiración e intercambio de CO2. Problemas especiales en las relaciones hídricas de los árboles.

18.- El balance hídrico de las plantas. Indicadores del estado del balance hídrico. Tipos básicos de balance hídrico. Relaciones hídricas en diferentes tipos de plantas. Economía hídrica de las comunidades vegetales.

19.- Efectos generales del estrés hídrico. Daños por el estrés de déficit hídrico. Efectos a nivel ultraestructural. Desnaturalización de proteínas e inactivación enzimática. Disminución del RNA. Efectos a nivel metabólico. Efectos a nivel de planta entera.

20.- Resistencia a la sequía: evitación del estrés. Las plantas temporales o efemerófitos. Las esclerófitas. Adaptaciones morfológicas y estructurales. Adaptaciones a nivel celular. Las plantas suculentas. Tolerancia del estrés: las plantas reviviscentes. Tolerancia del daño indirecto. Tolerancia del daño directo.

21.- Estrés provocado por exceso de agua: suelos encharcados. características físico-químicas de los suelos encharcados. Intercambio gaseoso. Potencial redox. Productos orgánicos del metabolismo anaeróbico. Los efectos de la anoxia sobre las raíces. Respuestas adaptativas. Características morfológicas y anatómicas. Bioquímica y fisiología. Resistencia a las toxinas originadas en el suelo.

22.- Efectos de la temperatura sobre los procesos fisiológicos de los vegetales. Efectos sobre el crecimiento. Efectos sobre los biosistemas celulares. Efectos sobre la arquitectura de las membranas. Efectos sobre el desarrollo vegetal. Balance energético de las plantas.

23.- Estrés provocado por bajas temperaturas. Límites de tolerancia. Efectos del estrés por congelación. Resistencia a las bajas temperaturas. Tipos posibles de resistencia. Evitación de las bajas temperaturas. Tolerancia a la congelación. Cambios estacionales en la resistencia al frío.

24.- Estrés provocado por altas temperaturas. Evaluación cuantitativa del estrés. Límites de supervivencia. Lesiones en la naturaleza. Naturaleza del daño. Daño primario indirecto. Inanición. Lesiones bioquímicas. Daño primario directo. Desnaturalización proteica. Acidos nucleicos. Lípidos.

25.- Resistencia a las altas temperaturas. Evitación del estrés. Tolerancia del estrés. Efecto de los factores ambientales. Relación con las características del vegetal. Mecanismos de la tolerancia. Aspectos moleculares de la tolerancia.

26.- Cambio climático global. Incremento en la concentración de gases en la atmósfera. Efecto invernadero. Efectos directos e indirectos del exceso de CO2. Repercusión sobre las comunidades vegetales naturales y agrícolas. Posibles efectos futuros del cambio climático sobre la vegetación.

27.- Estrés provocado por contaminación con agentes químicos. Dióxido de azufre. Fluoruros. Oxidantes atmosféricos. Metales pesados. Productos fitosanitarios. Herbicidas. Insecticidas. Fungicidas. Bioindicadores de contaminación ambiental. Lluvia ácida y síndrome de degeneración forestal.

28.- Interacciones entre organismos: competencia. Factores por los que compiten los vegetales. Espacio. Luz. CO2. Nutrientes. Agua. Factores causantes de la competencia. Interacción pasiva de las raíces. Alelopatía. Interacciones.

29.- Interacciones entre organismos: depredación y parasitismo. Introducción. Naturaleza del ataque: depredación. Parasitismo. Respuestas defensivas. Barreras físicas. Defensas químicas.

30.- Ritmos climáticos y ritmos de vegetación. Variaciones diarias. Variaciones anuales. Ritmos de vegetación. La sucesión de fases en el ciclo vital. Fenología. Fenometría. La variación de actividad y reposo vegetal. Dendrocronología.

 

PROGRAMA DE PRÁCTICAS

1.- Determinación de la cantidad de clorofila a, clorofila b y clorofilas totales en plantas de sol y de sombra por el método de Arnon y comparación con el método directo SPAD.

2.- Medida del número de asimilación en plantas de sol y de sombra.

3.- Determinación de la actividad fotosintética en plantas C3 y C4 por el método gravimétrico.

4.- Determinación semicuantitatiiva de puntos de compensación para el CO2 en plantas C3 y C4.

5.- Medida de Radiación Fotosintéticamente activa (PhAR) y de la percepción lumínica relativa en comunidades vegetales herbáceas y leñosas.

6.- Medida de fluorescencia rápida de la clorofila como indicador del grado de estrés drico y térmico.

7.- Influencia de la salinidad sobre el proceso de germinación en plantas glucofitas.

8.- Determinación del contenido de Cl- y de Na+ en tejidos de plantas halofitas y glucofitas.

9.- Determinación de potenciales hídricos en hojas de plantas C3 y C4 de lugares con distinto régimen hídrico.

10.- Medida del contenido hídrico relativo en hojas sometidas a distinto grado de estrés hídrico.

11.- Obtención de la superficie de poro en plantas mesofitas y xerofitas por el método de la réplica con colodión.

12.- Medida de tasas de transpiración en hojas por el método del cloruro de cobalto.

13.- Medida de temperatura mediante termometría de infrarrojos y cálculo del balance térmico en plantas herbáceas y leñosas.

14.- Medida del índice de área foliar y sus componentes en comunidades naturales de plantas.

15.- Medida del nivel de crecimiento relativo y sus componentes en plantas con distinta velocidad de crecimiento.

Actividades complementarias :

1.- Seminario sobre técnicas instrumentales básicas en Ecofisiología Vegetal.

2.- Excursión a los ensayos de investigación del Grupo de investigación de Fisiología de los cereales de la Universidad de Granada.

3.- Excursión al jardín alpino de Sierra Nevada.

 

BIBLIOGRAFÍA

1.- ALSCHER, R.G & CUMMING, J.R. (eds.) (1990): «Stress responses in plants: Adaptation and acclimation mechanisms». Wiley-Liss, New York, 407 p.

2.- ENCYCLOPEDIA OF PLANT PHYSIOLOGY. New Series. Physiological Plant Ecology I, II, III and IV. O.L.LANGE, P.S.NOBEL, C.B.OSMOND & H.ZIEGELER (eds.). Springer-Verlag, Heidelberg:

    Volume 12A (1981): «Responses to the physical environment». 625 p.

    Volume 12B (1982): «Water relations and carbon assimilation». 747 p.

    Volume 12C (1983): «Responses to the Chemical and Biological environment». 799p.

    Volume 12D (1983): «Ecosystem processes: Mineral Cycling, Productivity and Man's influence». 644 p.

3.- FITTER, A.H. & HAY, R.K. (1983): «Environmental Physiology of Plants». Academic Press, London 355 p.

4.- GRESSHOFF, P.M. (ed.)(1993): «Plant responses to the environment». CRC Press, Boca Raton, Florida, 184 p.

5.- HALE, M.G. & ORCUTT, D.M. (1987): «The Physiology of plants under stress». Willey & Sons, New York, 206 p.

6.- JONES, H.G., FLOWERS, T.J & JONES, M.B. (eds.)(1989): «Plants under stress». Soc. Exp. Biol, Seminar Series 39, 272 p., Camb. Univ. Press, Cambridge.

7.- LARCHER, E. (1995): «Physiological plant ecology. Ecophysiology and stress physiology of functional groups». 3rd edition, Springer, Berlin, 506 p.

8.- NOBEL, P.S. (1991): «Physicochemical and environmental plant physiology». Academic Press, New York, 635 p.

9.- PEARCY, R.W.; EHLERINGER, J.; MOONEY, H.A. & RUNDEL, P.W. (1989): «Plant physiological ecology. Field methods and instrumentation». Chapman and Hall, London.

10.- SCHULZE, E.D. & CALDWELL, M.M. (eds.) (1994): «Ecophysiology of photosynthesis». Springer, Berlin.

11.- TRESHOE, M. & ANDERSON, F.K. (1989): «Plant stress from air pollution». John Willey, London, 283 p.

12.- VICENTE, C. y LEGAZ, M.EM (1984): «Fitofísica ambiental». Pirámide, Madrid 213p.