Estudio del intercambio de gases en las hojas de Quercus ilex mediante Fluidodinámica Computacional

Cavero Alonso, José Jacinto
Fueyo Díaz, Norberto (dir.) ; Cubero García, Ana Sofía (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Mecánica de Fluidos

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Resumen: Durante la fotosíntesis la absorción de CO2 desde el exterior al interior de las hojas de las plantas a través de los estomas lleva aparejada la pérdida de H2O debido a que la humedad relativa del aire ambiente es menor que en el interior de la hoja. Diversos trabajos de investigación sugieren que la presencia de tricomas sobre las hojas de las plantas supone una mayor adaptación a condiciones de sequía debido a su posible influencia sobre el intercambio de H2O y CO2. La medida experimental del efecto de los tricomas sobre el intercambio de estos gases es muy difícil. El objetivo del trabajo es estudiar la influencia de los tricomas presentes en la superficie de las hojas de la encina (Quercus ilex L.) sobre el intercambio de gases entre la hoja y el exterior, mediante el uso de Fluidodinámica Computacional. Para ello se han utilizado dos configuraciones computacionales basadas en la anatomía de las hojas de la encina (una con tricomas y otra sin tricomas). Se ha estudiado el intercambio de H2O y CO2 con distintas condiciones ambientales de dirección y velocidad de viento y de humedad relativa. La eficiencia en el uso del agua (WUE) definida como el cociente entre el CO2 absorbido y el H2O perdido determina las relaciones hídricas de la planta con su entorno. En condiciones de velocidad de viento y humedad relativa similares, los valores de flujo de H2O y WUE obtenidos mediante simulación fueron similares a los valores observados experimentalmente en hojas de encina. Cuando el viento es perpendicular a la superficie de la hoja la presencia de tricomas reduce la velocidad del viento en la capa de tricomas, lo que disminuye el flujo convectivo de H2O cerca de los estomas, y aumenta la WUE, siendo este efecto muy importante para velocidades de 1 m/s. Cuando el viento es paralelo a la superficie de la hoja la presencia de una capa de tricomas conlleva que las capas límite viscosa y másica se originen por encima de la capa de tricomas, en lugar de originarse sobre la superficie de la hoja como ocurre en ausencia de estos. De esta forma, la presencia de tricomas reduce el flujo de H2O y aumenta la WUE. La humedad relativa ambiental no influye en esta reducción, pero sí la velocidad del viento de forma que el efecto de los tricomas es mayor a mayor velocidad de viento. En todos los casos estudiados la presencia de una capa de tricomas en las hojas disminuyó la pérdida de H2O desde la hoja y aumentó la WUE (14-93%), confirmando la relación entre presencia de tricomas y mayor adaptación a condiciones de baja disponibilidad de agua.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado