MAESTRIA EN CIENCIAS EN RECURSOS NATURALES Y DESARROLLO RURAL. Ecofisiología de plantas vasculares y su relación con el cambio climático

Transcripción

1 POSGRADO MAESTRIA EN CIENCIAS EN RECURSOS NATURALES Y DESARROLLO RURAL Ecofisiología de plantas vasculares y su relación con el cambio climático Responsable Dr. Manuel Jesús Cach Pérez Curso optativo V Cuatrimestre: Tercero Colaboración: CLAVE: Asignada por posgrado OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA: Conocer la metodología necesaria para caracterizar el microclima y fisiología de una planta vascular en un ambiente particular. Conocer los principios físicos y fisiológicos necesarios para entender las interacciones entre el ambiente y las plantas vasculares. Analizar cuantitativamente las respuestas y adaptaciones de las plantas vasculares a condiciones ambientales específicas de algunos problemas agroecológicos. Entender y evaluar las posibles amenazas del cambio climático sobre las principales plantas cultivadas de la región desde una perspectiva ecofisiológica. Semana 1 UNIDAD 1. RADIACION SOLAR Luz: longitud de onda y energía. Leyes de la radiación Absorción de luz: espectro de absorción y espectro de acción. Fotoquímica de la fotosíntesis Efectos del exceso de irradiación: fotoinhibición y ciclo de las xantofilas Fluorescencia de la clorofila Instrumentos de medición de la radiación: Detectores fotoeléctricos y detectores térmicos Propiedades de radiación de las plantas vasculares: Coeficientes de absorción, reflexión y 1

2 transmisión de la superficie vegetal Distribución de la radiación dentro del dosel vegetal: índice de área foliar. Orientación foliar. Modelos de radiación dentro del dosel del bosque. UNIDAD 2. RADIACION Y TEMPERATURA Presupuesto energético de las plantas vasculares: Radiación solar. Radiación infrarroja absorbida y emitida. Radiación neta Viento y calor de convección y de conducción: Capa límite y su relación con la conducción de calor. Ecuaciones de convección Calor latente y transpiración vegetal Balance de energía Procesos de transferencia dentro y sobre el dosel de la vegetación Instrumentos para la medición de viento y temperatura: Termómetros y anemómetros. UNIDAD 3. RELACIONES HIDRICAS EN LAS PLANTAS, EL SUELO Y LA ATMOSFERA Propiedades físicas y químicas del agua. Mediciones del estado de agua en la planta: Contenido absoluto y relativo de agua en los tejidos vegetales Potencial hídrico y sus componentes Procesos de transporte del agua en estado de vapor: Resistencias y conductancias al movimiento del agua en las hojas. Conductancia del dosel. Semana Evaporación: Medidas de la concentración del vapor de agua. Humedad absoluta y relativa. Formación de rocío sobre tejido vegetal. Déficit de presión de vapor y déficit de saturación del aire. Ecuación de Penman-Monteith. Acoplamiento con el ambiente: coeficiente de desacoplamiento Procesos de transporte del agua en estado líquido: Flujo hidráulico y coeficiente de conductividad hidráulica. Cavitación y curvas de vulnerabilidad. Capacitancia y capacitancia relativa. Constantes de tiempo Flujo de agua en el suelo. Potencial de agua del suelo. Ley de Darcy. Coeficiente de conductividad de agua en el suelo Instrumentos para la medición del potencial de agua: bomba de presión, sicrómetros, sonda de presión. Sensores directos Instrumentos para la medición de la humedad del aire y del suelo Instrumentos para la medición de flujo de savia Instrumentos para la medición de la conductividad hidráulica de las partes vegetales. 2

3 UNIDAD 4. FLUJO DE CO Vías fotosintéticas: C 3, C 4 y Metabolismo ácido de las crasuláceas Respiración: Cociente respiratorio. Eficiencia respiratoria. Fotorrespiración Flujos de CO 2. Tasas fotosintéticas en distintos ambientes. Puntos de compensación. Conductancias de CO Análisis de intercambio de CO 2 : Análisis de crecimiento. Intercambio de gas neto. Medición de concentraciones de CO 2. Estimación de la fotorrespiración. Eficiencia de uso de agua Análisis del flujo de gases: Flujo de gases sobre el dosel de la vegetación. Flujo de gases dentro de las comunidades de plantas Instrumentos para medir el intercambio gaseoso: Analizador de gases infrarrojo. Semana 3 UNIDAD 5. EDDY COVARIANZA (COVARIANZA DE TORBELLINOS) 5.1. Conceptos y definiciones Métodos de medición de la covarianza de torbellinos Aplicaciones científicas y en la agricultura. UNIDAD 6. PLANTAS CULTIVADAS Y CAMBIO CLIMÁTICO 6.1. Caracterización del microclima y su relación con el desempeño fisiológico actual y potencial futuro de plantas vasculares. 6.2 Modelos de cambio climático Posibles efectos del cambio climático sobre plantas cultivadas Zonas de aptitud para el establecimiento de plantas cultivadas. Salida de campo. Semana 4 Presentación de proyectos finales. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 3

4 Se impartirán cuatro clases semanales de 4.5 horas teóricas cada una. En cada clase se expondrán los temas señalados en el programa y la discusión de artículos de investigación por el responsable de la materia y/o profesores invitados. De igual forma, se realizarán prácticas con los instrumentos disponibles en el laboratorio de Ecofisiología Vegetal y Sistemas Agroforestales (ECOSUR-Villahermosa), mediante prácticas realizadas de dos a tres veces por semana. Se plantearán ejercicios prácticos relacionados con cada tema para resolver en clase y/o en casa. El estudiante deberá identificar los diferentes instrumentos que se usan para medir el microambiente de las plantas vasculares. Cada estudiante desarrollará un proyecto de investigación; colectará datos del microambiente y la fisiología de la planta o plantas de una comunidad de estudio durante una salida de campo de cuatro días. Seminario o discusión de artículos relacionados con el microambiente de las plantas vasculares. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación de cada alumno se hará de acuerdo a los siguientes parámetros: Dos evaluaciones escritas que consisten en resolución de problemas prácticos (35%). Prácticas de laboratorio y tareas (7.5%). Planteamiento, desarrollo y presentación de un proyecto de investigación final (50%). Asistencia y participación en clase (7.5%). BIBLIOGRAFÍA Burba, G Eddy covariance method for scientific, industrial, agricultural and regulatory applications. LI-COR Inc. 331 pp. Jones, H. G Plants and Microclimate. A quantitative approach to environmental plant physiology. Cambridge University Press, Cambridge, Gran Bretaña. 428 pp. Lambers, H., Chapin III, F.S. y Pons, T.L Plant Physiological Ecology. Springer, Nueva York, EUA. 540 pp. Larcher, W Physiological Plant Ecology. Springer, Berlin, Alemania. 303 pp. Hannah, L Climate Change Biology. Academic Press, Burlington, MA, USA. 402 p. Maxwell, K., Johnson, G Chlorophyll fluorescence a practical guide. Journal of Experimental Botany 51(345): Nobel, P. S Physicochemical and Environmental Plant Physiology. 3th ed. Academic Press. 4

5 San Diego, California, EUA. 635 pp. Pearcy, RW, Ehleringer, J, Mooney, HA & Rundel, PW (eds.) Plant Physiological Ecology. Field Methods and Instrumentation. Chapman & Hall, Londres. Rosenberg, N. J., Blad, B. L. y Verma, S. B Microclimate. The Biological Environment. John Wiley & Sons, Nueva York. Singh, S. N. (ed.) Climate Change and Crops. Springer-Verlag. Berlin, Alemania. 384 p. 5