PLANTAS METALOFITAS...

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIGERIA SANITARIA Y AMBIENTAL PROYECTO: “AMPLIACION

DEL SERVICIO DE SANEAMIENTO BASICO INTEGRAL EN LA COMUNIDAD CAMPESINA DE CALACALANI, DISTRITO DE SAN ANTÓN – AZÁNGARO - PUNO”. CURSO: ABASTECIMIENTO DE AGUA II DOCENTE: ING. ROSE ADELINE CALLATA CHURA ESTUDIANTES: -CCACCA CASTRO OSCAR Y. -VELARDE VILCA GLADYS. -COYLA RAMOS YANIDED XIOMY -GUTIERREZ SALAS EDITH -PINO PANCA SAMANDA

UANCV - EPISA PROLOGO: En el curso de tratamiento de relaves mineros a cargo de licenciado Blg. Roger Poccohuanca Aguilar se realizó una visita a la ex unidad minera Aladino VI que se encuentra en el distrito de Mañazo. Dentro del recorrido se pudo observar que el crecimiento de las plantas era en un promedio normal alrededor de la ex unidad minera Aladino VI, estudios realizados indican que el suelo de que se encuentra alrededor de la ex unidad minera Aladino VI presenta metales pesados. Ello nos conlleva a preguntarnos ¿por qué existen plantas en un lugar con concentraciones elevadas de metales pesados? Dentro de la respuestas que se podría dar serian que son o podrían ser plantas metalofitas ¿Qué es una planta metalofitas? Una planta metalofita es una especie vegetal tolerante a metales pesados que tiene una capacidad de crecer en suelos con altas concentraciones de metales pesados. Bien sabemos que la minería en el Perú está en pleno auge debido a esta situación el crecimiento de mineros artesanales ha aumentado ferozmente desde las década los 90s.Eso significa que también se incrementaran los relaves mineros aproximadamente se calcula que se ha removido 20000000 m3 en el mundo. El drenaje acido de roca o también llamado drenaje acido de mina está contaminando nuestros suelos y aguas subterráneas Una posible solución a este problema sería como

lo mencionamos

anteriormente serían las plantas metalofitas.

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UANCV - EPISA INTRODUCCION: La biodiversidad de los ecosistemas andinos situados por encima de los 3300 m de altitud se forma las cabeceras de las cuencas de las Vertientes Occidental y Oriental de los Andes, aquí podemos encontrar praderas de pastizales, parches de bosques, matorrales y bofedales, muchos de ellos amenazados por la minería y actividades asociadas. Las actividades mineras depositan sus residuos con metales pesados en la superficie del entorno minero causando la contaminación del suelo, y representando un problema ambiental de gran preocupación mundial. En general, los suelos originales de las minas se degradan o se pierden irreversiblemente, generando nuevos suelos modificados formados por materiales poco aptos para el desarrollo de procesos biológicos. Las consecuencias de esta contaminación del suelo son la desaparición de la vegetación, pérdida de su productividad, disminución de la biodiversidad, la contaminación del aire, y aguas superficiales y subterráneas Sin embargo, existen las denominadas plantas metalófitas, que han desarrollado los mecanismos fisiológicos para resistir, tolerar y sobrevivir en suelos degradados por actividades mineras. Estas especies pueden restringir la absorción de los metales hacia las hojas y acumularlo activamente en su biomasa aérea. Algunas plantas modifican las condiciones de la rizósfera alterando el pH .Los grados de acumulación metálica van desde trazas hasta más del 1% de la materia seca de la planta Para la recuperación de suelos contaminados con metales pesados se tienen varias tecnologías, estas generalmente recurren al uso de plantas metalófitas que pueden utilizarse en los procesos de fitorrestauración y fitorremediación para recuperar sedimentos y aguas contaminadas por metales pesados, eliminando los contaminantes del ambiente o haciéndolos inocuos  Actualmente,

están

siendo

investigadas

las

denominadas

plantas

hiperacumuladoras, aquellas capaces de acumular más de 1000 mg de Níquel por kilogramo de materia seca, o más de 10000 mg kg-1 de Mn y Zn, más de 1000 mg kg-1 de Co, Cu, Ni y Pb y más de 100 mg kg-1 de Cd, que podrían usarse en las diferentes técnicas de fitorremediación.

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UANCV - EPISA MARCO TEORICO: PLANTA METALOFITA: Son aquellas especies nativas que sobreviven en suelos contaminados con metales y que han desarrollado unos mecanismos fisiológicos especiales para tolerar la presencia de metales: la exclusión que impide la entrada de metales en la raíz y su transporte a la parte aérea de planta, la acumulación en la parte aérea mediante su inmovilización o compartimiento delas vacuolas. Debido a que viven en zonas muy limitadas y pueden ser afectadas directamente por las actividades mineras su conservación debería ser prioritaria, no solo por la pérdida de una biodiversidad tan especial si no por su posible utilización en fito tecnologias ambientales de revegetación, fito-estabilizacion y fito-extracion de entornos contaminados con metales.

Las plantas metalofitas han desarrollado mecanismos biológicos que les permiten sobrevivir en suelos ricos en metales, tanto rurales (suelos serpentinicos o ultramaficos) como antropogenicos. La mayoría consigue su tolerancia restringiendo fisiológicamente la entrada de metales a las raíces o el transporte hacia las hojas. Algunas especies, sin embargo, presentan mecanismos extremadamente especializados que les permiten acumular o “hiperacumular” metales como (Cd, Co, Ni y Zn) en sus hojas, hasta alcanzar concentraciones superiores al 2% de su materia seca: son las denominadas plantas “hiperacumuladoras”.

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UANCV - EPISA Muchas especies toleran las elevadas concentraciones de metales en el suelo por que restringen su absorción y transmisión hacia las hojas, lo que les permite mantener concentraciones constantes y relativamente bajas en la biomasa aérea independientemente de la concertación metálica del suelo en un intervalo amplio. Sin embargo, otras absorben los metales activamente a partir del suelo y los acumulan en formas no toxicas en su biomasa aérea.

-Umbrales de concentración de metal en planta utilizados como criterio de hiperacumulación y numero de taxones y familias de plantas hiper-acumuladoras.

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UANCV - EPISA La existencia de plantas hiperacumuladoras de metales pesados se conoce desde antiguedad, pero la idea de cultivarlas para extraer los contaminantes del suelo (fitoextracción natural) es relativamente reciente. Esta técnica presenta

todavía

numerosas

limitaciones

que

impiden

realizar

la

descontaminación de los suelos en poco tiempo. Sin embargo, las investigaciones realizadas hasta el momento ya han dado resultados prometedores. Destacan los estudios dirigidos a obtener un aumento de la productividad de estas especies y de su capacidad de acumulación metálica, a través de la selección y reproducción de cultivares mejorados y de la optimización de las prácticas de manejo del suelo. Paralelamente, los avances realizados en el entendimiento de las relaciones suelo-planta-microorganismos permitirán, en un futuro próximo, modificar las condiciones en la rizosfera de las plantas hiperacumuladoras para potenciar la absorción y la t ranslocación de los metales. Ejemplos claros de estos avances los encontramos en numerosos trabajos sobre distintas especies del género Alyssum, el que mayor número de especies hiperacumuladoras incluye. Parece claro que todavía hay muchas posibilidades de mejora de la fitoextracción natural. En este sentido, para el desarrollo de sistemas efectivos de fitoextracción, será clave la combinación de la información generada en numerosos campos: Bioquímica, fisiología de la planta, agronomía, edafología e ingeniería. LOS SUELOS CONTAMINADOS UN GRAVE PROBLEMA AMBIENTAL Y UNA OPORTUNIDAD PARA ALGUNAS ESPECIES VEGETALES: Una de las consecuencias más negativas de la revolución industrial ha sido la dispersión de los contaminantes en el agua, atmósfera y suelo. De éstos, el suelo es el medio más estático, donde los contaminantes pueden permanecer durante mucho tiempo. Esta permanencia a largo plazo es especialmente grave en el caso de contaminantes inorgánicos como los metales pesados, que no pueden ser degradados. Su persistencia, acumulación progresiva y/o su transferencia a otros sistemas supone una amenaza para la salud humana y la de los ecosistemas. La minería y actividades asociadas generan una gran cantidad de residuos pétreos y lodos ricos en metales pesados que son depositados en la

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UANCV - EPISA superficie del entorno minero. Así, el suelo original de la mina se degrada o se pierde irreversiblemente. El “nuevo suelo” sufre un grave impacto durante la explotación minera, es frecuentemente inestable, y está f ormado por materiales poco aptos para el desarrollo de las actividades biológicas y los procesos formadores de suelo. Incluso después de desaparecida la actividad industrial estas condiciones adversas persisten durante mucho tiempo por el bajo nivel de materia orgánica y nutrientes, elevada y periódica erosión, gran fluctuación de temperatura superficial, sequía, condiciones de pH, etc., sin olvidar el elevado nivel de metales presentes en el substrato. La consecuencia directa de esta contaminación del suelo es una ausencia inicial de vegetación o la pérdida de su productividad, la disminución de la biodiversidad e indirectamente la contaminación del aire, y aguas superficiales y subterráneas. Sin embargo, las poblaciones de una gran variedad de especies de plantas son capaces de colonizar estos suelos degradados por actividades mineras, si les damos la oportunidad y el tiempo necesario; son las especies metalofitas. Las metalofitas son especies de plantas que han desarrollado los mecanismos fisiológicos para resistir, tolerar y sobrevivir en suelos con altos niveles de metales y, por ello, son endémicas de suelos con afloramientos naturales de minerales metálicos. Estas rarezas botánicas tienen muy difícil su supervivencia, por una parte, por su especialización para sobrevivir en entornos contaminados con unos minerales concretos, y por otra, por su restringida supervivencia en zonas no mineralizadas. Además, el propio desarrollo de la minería de la zona afecta y puede eliminar la vegetación nativa durante el desarrollo continuado de la actividad, y por la deposición de materiales y residuos en la superficie del entorno. En este caso estaremos perdiendo la biodiversidad de unas especies que han tardado cientos, miles o millones de años en desarrollar mecanismos para sobrevivir en suelos metalíferos. Pero no sólo eso, sino que si no actuamos a tiempo, con la pérdida de estas especies habremos perdido unas herramientas biológicas fundamentales para la revegetación y la recuperación de suelos contaminados por actividades industriales y mineras.  Además de las especies metalofitas también encontramos otras especies, de un ámbito de distribución más extenso, pero que por la presión selectiva son capaces

de

sobrevivir

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en

suelos

metalíferos;

son

las

especies

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UANCV - EPISA pseudometalofitas. Aunque la presencia de genes para la tolerancia a metales es baja en especies no metalofitas, la alta presión selectiva de estos suelos posibilita la selección de poblaciones en especies normales con tolerancias mucho mayores que otras poblaciones de su misma especie. Además las poblaciones tolerantes a metales normalmente son capaces de tolerar otros factores edafoclimáticos adversos de estos entornos. Lejos de suponer una desventaja, la presencia de suelos metalíferos representa una oportunidad para la supervivencia de las especies metalofitas y las poblaciones de pseudometalofitas. Esta biocenosis tan especial se completa con microorganismos y fauna que también se ha especializado en evitar o tolerar los efectos tóxicos de los metales. EL DILEMA DE LA TOLERANCIA DE LAS PLANTAS A LOS METALES: excluir o acumular La propia inmovilidad de las plantas les obliga a desarrollar estrategias muy precisas para sobrevivir en los suelos con altos niveles de metales. La mayor parte de las especies que toleran la presencia de metales son especies que impiden su entrada en la raíz y su transporte a los tejidos fotosintéticos, son las especies exclusoras. Las más raras y escasas entre las tolerantes son las especies que acumulan metales en sus tejidos aéreos, incluso cuando la concentración de los metales en suelo es muy baja; son las especies hiperacumuladoras. Su concentración final en los tejidos aéreos depende del metal y de la especie, llegando a superar el 2% de su peso seco. La especies más comunes son las hiperacumuladoras de Ni siendo más escasas las de Co, Cu, Zn, Cr, Pb y Cd. La habilidad para concentrar metales en los tejidos se ha relacionado con una función defensiva frente al estrés biótico y con la disminución de la competencia con otras especies vegetales mediante interacción alelopática (alelopatía elemental. En cualquier caso estas especies deben tener garantizados unos mecanismos de tolerancia interna para inmovilizar, compartimentar y desintoxicar los metales que llegan al interior celular. Los mecanismos más eficientes son la formación de complejos metálicos en el citosol mediante compuestos orgánicos producidos por las plantas, y la compartimentación de los metales en las vacuolas. Los estudios de los últimos años han permitido conocer algunos de los mecanismos de tolerancia y acumulación de metales, especialmente en la especie Thlaspi caerulescens,

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UANCV - EPISA una especie hiperacumuladora de Zn. Esta especie es considerada como una especie modelo en los estudios de tolerancia a metales y de fito-extracción. Debido a las características especiales de las especies tolerantes a metales, éstas han estado en el punto de mira de las tecnologías innovadoras y ecológicas para la restauración de suelos contaminados con metales, como las tecnologías de fito-remediación.  APROVECHAMIENTO DE LAS PECULIARIDADES DE LAS ESPECIES NATIVAS TOLERANTES A METALES: Tecnologías de fito-extracción y fito-estabilización. La fito-rremediación supone el uso de las plantas para eliminar o reducir la toxicidad de los contaminantes del medio ambiente. Las tecnologías principales para la fito-rremediación de metales son: (i) la fitoextracción - el uso de plantas para extraer los metales del suelo, trasportarlos y acumularlos en los órganos de la parte aérea, (ii) fito-estabilización - el uso de plantas para minimizar la movilidad de los metales m ediante su acumulación en la raíz o su precipitación en la rizosfera. Las especies metalofitas presentan un potencial enorme para el desarrollo de fito-tecnologías medioambientales (rehabilitación, revegetación, fito-estabilización, fito-extracción, etc). Como ya hemos indicado, gran parte del conocimiento desarrollado sobre este tema se ha centrado en el estudio de las especies hiperacumuladoras, y la posibilidad de promover la fito-extracción como fito-tecnología comercial. Sin embargo, debemos tener una visión mucho más amplia para conocer y conservar todas las

especies

metalofitas,

desde

las

psesudometalofitas

hasta

las

hiperacumuladoras. De hecho las estrategias de revegetación y estabilización de escombreras mineras más efectivas se han realizado con poblaciones de pseudometalofitas, utilizando varias especies de gramíneas de carácter exclusor. En este caso, el bajo coste de mantenimiento y la restricción de los metales a la cadena trófica son ventajas añadidas. Debemos ser conscientes de la importancia de la caracterización fisiológica de las especies nativas de suelos metalíferos, ya que entre ellas hay unos candidatos excelentes para la conservación, restauración ecológica de minas y el desarrollo de fitotecnologías ecológicas de bajo impacto ambiental que reducen la contaminación metálica de los suelos.

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La mayoría de las plantas metalófitas descubiertas hasta ahora están restringidas a pocas regiones geográficas. Por ejemplo, metalófitas de níquel (Ni) en suelos ultramáficos (serpentinos) de Nueva Caledonia, Filipinas, Brasil y Cuba; metalófitas de Ni-zinc (Zn) en el centro y sur de Europa y Asia Menor. Con el avance de las investigaciones se ha podido identificar aproximadamente 400 especies metalófitas de distintos metales y metaloides  –Ni, Zn, cobalto, plomo, cadmio, cobre –, las que son capaces de tolerar y acumular niveles bastante altos de estos elementos en sus tejidos. El

conocimiento

sobre

plantas

metalófitas

chilenas

es

prácticamente

inexistente, a pesar de que la primera sistematización formal de la flora, realizada por el Abate Juan Ignacio Molina en 1788 en su Compendio de la Historia Geográfica, Natural y Civil del Reyno de Chile.

CONCLUSIONES: - Es importante saber de qué trata y que es una planta metalofita ya que para el caso de metales pesados puede ser una solución alternativa. -Para el caso nuestro que somos estudiantes del área ambiental y que llevamos un curso de Tratamiento de relaves mineros es imprescindible que manejemos y conozcamos estos términos y estas miles de alternativas.

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BIBLIOGRAFIA: http://www.revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/viewFile/128/1 25 http://www.revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/viewFile/126/1 23 http://www2.inia.cl/medios/biblioteca/ta/NR34426.pdf  http://www.revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/viewFile/128/1 25 http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IQM_fitorremediacion_Valladolid_25 615.pdf  http://www.tesis.uchile.cl/tesis/uchile/2008/lobos_m/sources/lobos_m.pdf  http://inta.gob.ar/sites/default/files/script-tmpinta_fitoestabilizacin_como_una_alternativa_de_biorre.pdf  http://ateneo.unmsm.edu.pe/ateneo/bitstream/123456789/3760/1/revista_perua na_de_biologia04v21n2_2014.pdf 

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