4.2.- Biogeoquímica

            El uso de la vegetación como método de prospección de prospección involucra la respuesta de las plantas a su medio, en particular al substrato químico que las soporta. Esta metodología se basa en el análisis químico de las plantas (Tabla 1) como medio para obtener evidencias acerca de las posibles anomalías geoquímicas que se oculten en profundidad. La biogeoquímica se adapta muy bien a aquellas regiones que presentan una vegetación muy densa y donde la cartografía geológica es difícil de ser llevada a cabo (ausencia de afloramientos). Aunque esta técnica ha probado ser de indudable ayuda, también presenta sus limitaciones, ejemplificadas en el denominado efecto barrera: con algunas pocas excepciones, las plantas pueden acumular un determinado elemento hasta cierto nivel solamente. De hecho, en el caso del mercurio, las raíces pueden actuar a modo de barrera impidiendo que el elemento ascienda hacia los órganos superiores de la planta. En este sentido la plantas pueden ser clasificadas en cuatro categorías: 1) sin efecto de barrera, las que concentran linealmente elemento químico investigado; 2) semi-barrera, que concentran entre 30 y 300 veces el valor de fondo del elemento en la planta; 3) con barrera, contenidos de hasta 3-30 veces el valor de fondo; y 4) con barreara de fondo, que no superan las concentraciones normales del elemento en una determinada planta. En otra esquema de clasificación, se habla de plantas hiperacumuladoras cuando determinadas especies toleran 10-100 veces más los valores normales de un determinado elemento (Tabla 5).

 

Elemento

Especie

Contenido normal (ppm)

Contenido máximo (ppm)

Localidad

Cu

Becium homblei

183

2.500

Zambia

Mn

Fucus vesiculosus

4.815

90.000

Rusia

Ni

Alyssum Bertolonii

65

100.000

Italia

Zn

Thlaspi calaminare

1.400

10.000

Alemania

Zn

Thlaspi caerulescens

 

43.710

Europa central

Cd

Thlaspi caerulescens

 

2.130

Europa central

Pb

Thlaspi caerulescens

 

2.740

Europa central

Tabla 5: Algunas plantas hiperacumuladoras y sus contenidos en metales pesados.

 

            Existen informes de 1885 que ya mostraban que Thlaspi calaminare acumulaba Zn en grandes concentraciones, en cuanto a Ni el informe más antiguo que hace mención a esta capacidad de las plantas data de 1948, y trató sobre el caso de Alyssum bertolonii, que podía contener hasta más de 1 % (> 10.000 ppm) de Ni en su peso en seco.

Plantas hiperacumuladoras: A: Thlaspi caerulescens (Zn y Ni); B: Alyssum bertolonii, (Ni);

C: Euphorbia helenae (Ni); D: Justicia lanstyakii (Ni).

 

            Los factores determinantes de anomalías de origen químico en las plantas son: 1) la disponibilidad de elementos en el suelo; 2) las características nutricionales de la planta;  y 3) los factores químicos y biológicos de la incorporación de elementos químicos en la planta. La disponibilidad de elementos químicos en el suelo depende tanto de la concentración del elemento como de su movilidad respecto de la actividad de la planta. Esto es a su vez función del pH, Eh, la capacidad de cambio de bases, y la presencia de agentes acomplejantes. Las raíces, además de captar las sales disueltas pueden absorber material unido a la superficie de partículas clásticas, en parte debido al efecto de microambientes ácidos generados por la raíces y en parte por fenómenos de cambio de bases.

 

Absorción de Ni desde un suelo enriquecido en el elemento

            El movimiento de constituyentes inorgánicos a la planta es controlado selectivamente, de manera que algunos elementos son admitidos libremente mientras que otros son rechazados en mayor o menor grado. Como hemos comentado anteriormente, aunque las raíces rechacen (en mayor o menor grado) selectivamente a algunos elementos tales como el plomo, el vanadio o el mercurio, una parte significativa llega a los órganos superiores de la planta y puede ser fácilmente detectada mediante análisis químicos.

            Los principales elementos químicos requeridos por las plantas son N, K, P, S, Ca, y Mg. Además de éstos los vegetales requieren muchos elementos traza, principalmente Cu, Zn, Mo, Mn, o B. Si los suelos no los poseen de manera biodisponible y en la cantidad adecuada, las plantas sufren trastornos fisiológicos o mueren. Por otra parte, un exceso de estos elementos sobre un nivel crítico es también perjudicial para la vida de la planta (biotoxicidad). En muchas especies de plantas el rango entre el mínimo requerido y el máximo tolerado es estrecho, por ejemplo, unas pocas ppm en el caso del boro, mientras que elementos como el cobre y el zinc pueden ser tolerados en mayores cantidades.  

            Un factor de mucho interés en los estudios de prospección biogeoquímica es la profundidad de penetración de las raíces. Aquellas plantas de raíces profundas que obtienen el agua del nivel freático se denominan freatófitas,  mientras que aquellas de raíces extendidas en las capas superficiales del suelo son denominadas xerófitas. Las primeras son de especial interés ya que permiten detectar contenidos metálicos a profundidades notables, de 10 a 15 m e incluso más.

            La toma de muestras puede realizarse sistemáticamente (red de muestreo) o bien tomando muestras de plantas donde sea posible (si la especie investigada es poco abundante). Una muestra de 20 g de materia vegetal es suficiente para dar 1 g de cenizas requerido para el análisis químico. Aunque potencialmente cualquier parte de la planta es susceptible de ser analizada, las hojas constituyen un blanco común dado su fácil acceso durante un muestreo sistemático. De todas maneras es muy conveniente probar en un estudio preliminar que parte de la planta concentra mejor el elemento investigado.

            Esta capacidad de algunas plantas de acumular elementos químicos las hace doblemente interesantes, ya que por un lado, como hemos visto, nos permiten detectar anomalías en un determinado elemento químico, y por otra, dada su capacidad de acumulación, pueden ser utilizadas para “limpiar” un terreno contaminado.

 

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