Informe-competencia intraespecífica en la coliflor PDF

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Informe de la práctica de competencia intraespecifíca que se realizó durante 3 semanas con la siembra de diferentes densidades de semillas de coliflor...

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UNIVERSIDAD DE LA SABANA QUÍMICA DE LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS INFORME DE LABORATORIO COMPETENCIA INTRAESPECÍFICA EN LOS CULTIVOS DE COLIFLOR Andrea Carolina Gaviria Lozano (0000161598) Gabriela Cardona Valencia (0000158543)

1.

Objetivos

Objetivo General Cuantificar la biomasa vegetal producida a partir de semillas de coliflor plantadas para comparar con las distintas densidades de siembra Objetivos específicos  Sembrar adecuadamente las semillas del vegetal indicado  Estar pendiente del riego de las plantas para su previo desarrollo  Evaluar los parámetros físicos de las plantas como la altura y tamaño de raíz y hojas luego de 6 semanas 2.

Marco teórico

Competencia intraespecífica La competencia está definida como la interacción entre individuos que intentan utilizar un recurso limitado, restringe el tamaño de población de un modo dependiente de la densidad. Existen dos formas principales de competencia: la competencia interespecífica, entre individuos de especies diferentes, y la competencia intraespecífica, entre individuos de la misma especie. Debido a que las necesidades de los miembros de una misma especie, en términos de agua y nutrientes, abrigos, lugares para reproducirse, luz y otros recursos son casi idénticos, la competencia intraespecífica es más intensa que la competencia interespecífica. Por ejemplo, cuando una planta dispersa sus semillas en un área pequeña, es posible que cientos de ellas germinen. Sin embargo, a medida que crecen, las plantas más grandes comienzan a dar sombra a las más pequeñas; las que tienen los sistemas de raíces más extensos absorben la mayor parte del agua y los individuos más débiles terminan por marchitarse y morir. (Audesirk, Audesirk, Byers, Erice Z9ñiga, & Hernández Hernández, 2004) Características • El efecto 9ltimo de la competencia intraespecífica es disminuir la contribución de los individuos a la siguiente generación, a través de la disminución en la fecundidad y

la supervivencia. Los efectos próximos pueden ser una disminución en la tasa de crecimiento, en la biomasa individual, la mayor exposición a depredadores o mayor susceptibilidad a enfermedades. • El recurso por el cual se produce la competencia debe ser escaso. • La competencia implica reciprocidad (ambos competidores se ven afectados), aunque no necesariamente es totalmente simétrica (uno de los dos puede ser más afectado que el otro). • La competencia puede aumentar la eficacia de los competidores fuertes, es decir, su contribución proporcional a la generación siguiente. • El efecto de la competencia es mayor cuanto mayor es la densidad. Es decir, es un proceso denso dependiente. La competencia no afecta sólo el n9mero de individuos, sino su desarrollo y tamaño, pues la biomasa total es regulada en forma más ajustada que los n9meros, por lo que las poblaciones más densas están formadas por organismos más pequeños. Debido al efecto de la competencia intraespecífica, aumentando la densidad de siembra en plantas no se puede incrementar indefinidamente el incremento de biomasa o producción total (Ecología General, 2017). Ilustración 1. Variación de la producción (incremento de biomasa por hectárea y año) según la densidad de siembra. “El incremento de la densidad de siembra hace que la competencia intraespecífica frene el crecimiento de las plantas”

Germinación de semillas La germinación es el proceso que se inicia con la toma de agua por la semilla seca (imbibición) y termina cuando una parte de ésta (eje embrionario en dicotiledóneas o radícula en monocotiledóneas y gimnospermas) atraviesa las estructuras envolventes que la rodean (emergencia). En el caso de las semillas endospérmicas (como las de las gramíneas), la resistencia que oponen estas estructuras (testa y endospermo) al embrión es tan grande, que para que se produzca la emergencia es necesaria la degradación enzimática de varias zonas de dichas estructuras (Matilla, 2016). La germinación de las semillas es una secuencia de eventos que dan como resultado la transformación de u embrión en estado quiescente en una plántula. El proceso de la germinación puede dividirse arbitrariamente en varios eventos:  Embidión: que se refiere al proceso físico de absorción de agua.  Activación: la puesta en marcha de la maquinaria de síntesis y degradación.  División y elongación celular  Ruptura de la cubierta seminal por el embrión



Establecimiento de la plántula como ente autónomo (Romero, 1990).

Pureza de las semillas A la hora de realizar un cultivo, la pureza que poseen las semillas es de gran importancia para el desarrollo de dicho cultivo, además de la semilla que se pretende sembrar seguramente habrá otros cultivares o especies, malezas e incluso una fracción de “materia inerte” que incluye tierra, paja, glumas, insectos o parte de ellos. Esos materiales inertes, así como las semillas extrañas se deben considerar, ya que suman al peso total de la muestra y, en consecuencia, habrá menor proporción de la semilla deseada. Por lo tanto, la muestra de semillas se subdivide en las fracciones: Semilla pura, semillas extrañas y material inerte. Pureza física (% P), es el porcentaje en peso de semilla de la especie deseada respecto al total de la muestra. Pureza genética o varietal, se refiere al porcentaje en peso del cultivar deseado respecto al total de la muestra. Todas las pruebas de calidad que se realizan, se deben hacer de la fracción “semilla pura” (Lallana, García, & Elizalde, 2011). Dormición o estado inerte La dormición es un estado fisiológico por el cual las semillas no son capaces de germinar aun cuando las condiciones ambientales sean favorables. Las causas de la dormición pueden radicar en las cubiertas seminales o en el embrión. En el primer caso, la dormición se manifiesta solamente en la semilla intacta mientras que el embrión aislado es capaz de germinar. La semilla es durmiente porque los tejidos que rodean al embrión ejercen una restricción que éste no puede superar. Los principales mecanismos por los cuales las cubiertas seminales imponen la dormición son los siguientes: restricciones mecánicas, interferencia con la captación de agua, interferencia con el intercambio gaseoso, presencia de inhibidores en las cubiertas, interferencia la salida de inhibidores. Por el contrario, en el segundo caso, el embrión es durmiente en sí mismo y la eliminación de las cubiertas seminales no conlleva su germinación (Pita & Perez, 1998).

3.

Diagramas de flujo

Diagrama 1. Metodología para la siembra de semillas

Diagrama 2. Evaluación de parámetros de las plantas

4.

Procedimiento operativo estándar

Para la fase 1 correspondiente a la siembra de las semillas, las semillas utilizadas durante la práctica fueron semillas de coliflor de la variedad Snowball. Lo primero que se realizó fue la perforación en la base de los 15 vasos de plásticos destinados a dicha siembra. Después de tener los vasos con las perforaciones se procedió a rotular cada uno con el n9mero correspondiente al tratamiento, además de las letras a, b y c para hacer una diferenciación de las tres réplicas, es decir, cada tratamiento tenía un n9mero de semillas correspondiente y a su vez tres réplicas distintas, por lo que los 15 vasos se rotularon de la siguiente manera: 8A, 8B, 8C, 16A, 16B, 16C, 32A, 32B, 32C, 64A, 64B, 64C, 128A, 128B, 128C. A cada uno de los vasos se le agregó tierra de jardín y posteriormente se le agregó el n9mero de semillas correspondiente las cuales se distribuyeron de manera homogénea en la tierra. Hecha la distribución de las semillas se procedió a cubrirlas con una fina capa de tierra adicional, y se les agregó un poco de agua para humedecerlas. Los 15 vasos con los cultivos fueron puestos en una repisa con una lámpara la cual proporcionó una fuente de luz constante, además durante las 6 semanas que se dejaron los cultivos en este estado, se regaron periódicamente los martes y viernes de cada semana. A la segunda semana después de la siembra se le realizó un seguimiento a los cultivos en donde se determinó el porcentaje de germinación hasta esa fecha, para la determinación de este porcentaje se hizo un conteo de las plantas que habían germinado o ya estaban en proceso de germinación después de dos semanas. La segunda fase del procedimiento se realizó pasadas 6 semanas después de la siembra de las semillas, esta segunda fase corresponde a la evaluación de parámetros en las plantas por lo que lo primero que se realizó fue sacar las plantas de los recipientes. Se limpiaron cuidadosamente las raíces de cada una de las plantas obtenidas, se contó el n9mero de plantas obtenidas en cada tratamiento y a su vez en cada réplica; esto con el fin de determinar el porcentaje de germinación pasadas 6 semanas. Luego, se tomaron 5 plantas de cada uno de los vasos, a excepción de los vasos con el menor n9mero de semillas (8 y 16) en donde se evaluó estos parámetros para cada una de las plantas germinadas. A las plantas se les midió, con ayuda de un calibrador, el tamaño de la hoja, el tamaño de la raíz y el tamaño del tallo. Después que se evaluaron estos parámetros a las 5 plantas de cada tratamiento, se agruparon todas las plantas pertenecientes a una misma densidad poblacional, incluyendo todas las repeticiones; todas las plantas fueron puestas en una bolsa de papel la cual había sido pesada con anterioridad, por lo que se obtuvieron 5 bolsas de papel con el siguiente contenido: Tratamiento con 8 semillas que contenía las tres repeticiones (8A, 8B y 8C), tratamiento con 16 semillas con las tres repeticiones correspondientes, la bolsa correspondiente al tratamiento con 32 semillas con todas las plantas de las tres repeticiones, tratamiento con 64 semillas que contenía sus tres repeticiones correspondientes y por 9ltimo, la bolsa con el tratamiento de 128 semillas el cual contenía todas las plantas de las tres repeticiones correspondientes. Las cinco bolsas con las plantas de los cinco tratamientos fueron pesadas y se dejaron en un horno a 65°C por 24 horas, pasado este tiempo, las bolsas fueron pesadas nuevamente, este valor de peso obtenido corresponde al valor de la masa

seca de las plantas. Por 9ltimo, se calculó el porcentaje de la masa seca para cada densidad poblacional. 5. Análisis de resultados Tabla 1. Resultados promedio de características superficiales de las plantas según su densidad de siembra Densidad de siembra

Altura promedio (cm)

Tamaño de la raíz promedio (cm)

8 16 32 64 128

6,51 5,88 7,48 6,95 5,95

2,66 3,15 2,83 4,18 3,75

Tamaño de la hoja Ancho Largo promedio No. Hojas promedio (cm) promedio (cm) 1,70 1,00 3,10 1,59 1,07 3,28 1,46 1,05 3,07 2,29 1,38 3,93 1,67 1,19 3,62

De acuerdo con la tabla 1, la cual representa el promedio por densidad de siembra de las alturas, el tamaño de la raíz y de la hoja de semillas de coliflor, da a entender que las plantas más altas eran las que se sembraron con una densidad de 32 semillas. Sin embargo, las de densidad poblacional de 64 fueron las que tuvieron raíces y hojas más grandes, siendo las de 128 y 16 las de menor altura. Por otro lado, si se hace un promedio total de la altura media de todas las densidades, se obtiene un valor alrededor de 6,55cm con 3,31cm de la raíz y aproximadamente 3 hojas en cada planta, por lo que resulta ser relativamente cierto, ya que estas plantas se dejaron 6 semanas para que llevaran a cabo su crecimiento, es decir, aproximadamente 40 días y, como estas son de coliflor, se encontró que para ser trasplantadas a un lugar donde ellas pudieran desarrollarse mejor, era necesario que pasaran entre 35 y 45 días de siembra con un n9mero de 4 a 5 hojas y con una altura de 10 a 12cm (Suquilanda, 2002), por lo que se deduce que, a la planta le faltaban un par de días más para que llegara a su punto de trasplante. A pesar de ello, el crecimiento de estas se vio afectado por la cantidad de biomasa que había en cada vaso, ya que entre más hortalizas nacían y ocupaban más espacio, necesitaban más nutrientes y humedad para sobrevivir, por lo que se podría decir que ellas se inactivaban y dejaban de seguir aumentando su tamaño para evitar que las plantas más jóvenes se marchitaran. Por otro lado, la relación entre la densidad de siembra de las semillas de coliflor junto con el n9mero de plantas germinadas debería estar representada por una función lineal, ya que son directamente proporcionales. No obstante, esta tendió a ser una función exponencial [ilustración 2], lo que significa que, a medida que había más densidad, estas germinaban hasta el punto donde dejarían de hacerlo. Básicamente, todo lo anterior mencionado se debe a la llamada competencia intraespecífica, la cual es una interacción entre individuos de una misma especie, que conduce a una disminución en la disponibilidad de recursos debido a su uso compartido cuando se encuentra en cantidades limitantes, y afecta la probabilidad de supervivencia y reproducción de las plantas (Ecología General, 2017). Cuando los recursos están limitados

cualquier incremento de la población reduce la cantidad de recursos disponibles para cada individuo, lo que reduce a una aptitud particular de la población. Como resultado la tasa de crecimiento de la población baja a medida que la competencia intraespecífica se hace más intensa, siendo un proceso que depende negativamente de la densidad. (Gause, 1932) Ilustración 2. Densidad de siembra contra el número de plantas

Densidad vs número de plantas No. de plantas

100 80 60 40 20 0

0

20

40

60

80

100

120

140

Denisidad de siembra

% Humedad vs densidad de siembra 105

Ilust resp de la

% Humedad

100 95 90 85

Ilustración 3. Porcentaje de masa seca vs la densidad de siembra de las semillas de coliflor

80 75

Por otro lado, se hizo un estudio de la humedad que podrían contener estas plantas, las cuales se encontraban en pleno desarrollo, para esto, se tuvieron que pesar las bolsas donde se colocaría la masa fresca de coliflor, que por cierto fue de 4g, y a la vez con las plantas. Luego

8

16

32

64

128

Densidad de simbra de semillas de coliflor Serie 1

de que se llevaron al horno durante 24 horas, estas se pesaron nuevamente, para así conocer el % de masa seca y de una vez el de la humedad, en donde se obtuvieron las siguientes gráficas:

Conforme a las ilustraciones 3 y 4, se puede establecer una humedad del 100% para las plantas que se encontraban en las densidades de siembra de 8 y de 16 semillas de coliflor, por lo que hace pensar que hubo alg9n error al efectuar el peso, ya que una planta no puede tener una humedad tan alta, pues estas podrían llegar a sufrir de anoxia (falta de oxígeno) lo que causaría una reducción rápida de la absorción de nutrientes y los pelos radicales (responsables de la absorción nutrimental) empezarían a sufrir pudriciones (Intagri S.C., 2019). Por su parte, para las plantas de coliflor se recomendaría tener una humedad relativa entre 70 y 90% (Morales, Escalante, & Galdeames, n.d.). El resto de las plantas, obtuvieron una humedad por debajo del 95%, algo aproximado a lo que se esperaría de hortalizas que están en pleno crecimiento, ya que necesitarían una mayor absorción de nutrientes para así tener una mejor calidad, pues si estuvieran demasiado secas también las afectaría, provocando su marchitamiento, la reducción del tamaño de las hojas, puntas secas y quemadas, atrofiamiento, entre otras tantas. La 9ltima parte del análisis está enfocada en el porcentaje de germinación de cada uno de los tratamientos, es decir, en el n9mero de semillas que germinaron con respecto al n9mero de semillas totales que fueron sembradas. Este porcentaje de germinación se encuentra mediante el uso de la ecuación 1. Ecuación 1. Ecuación para el cálculo del porcentaje de germinación de las semillas sembradas.

que germinaron ∗100 ( Semillas Semillas sembradas )

% Germinación=

El porcentaje de germinación de todos los tratamientos fue estimado pasadas dos semanas después de la siembra y por segunda vez el día que finalizó la práctica; los valores obtenidos se muestran en las tablas 2 y 3. Tabla 2. Porcentaje de germinación de todas las series, pasadas dos semanas después de la siembra.

8A 8B 8C

75 16A 37,5 16B 37,5 16C

Porcentaje (%) de germinación a la semana 2 43,75 32A 53,125 64A 25 128A 37,5 32B 46,875 64B 54,6875 128B 37,5 32C 37,5 64C 18,75 128C

65,625 23,4375 25,78125

Tabla 3. Porcentaje de germinación para cada serie al terminar la experimentación (pasadas 6 semanas).

8A 8B 8C

75 16A 75 16B 37,5 16C

Porcentaje (%) de germinación final 37,5 32A 53,125 64A 35,9375 128A 43,75 32B 37,5 64B 73,4375 128B 37,5 32C 40,625 64C 51,5625 128C

68,75 22,65625 2,34375

De las tablas anteriores podemos hacer varias observaciones, la primera es que hay una diferencia significativa entre los dos porcentajes medidos para algunas de las series, es decir, que en la segunda medición de este porcentaje el valor fue menor que en el primero, lo cual no tiene sentido ya que se espera que germinen más semillas y no que “desaparezcan” las que ya germinaron. Esto se puede deber a dos factores, el primero puede ser un error cometido por los evaluadores a la hora de determinar el n9mero de semillas por serie que germinaron para la determinación del primer porcentaje lo cual explicaría que el n9mero de semillas germinadas que se contó la segunda vez sea menor al que se contó la primera. Esta primera explicación puede sustentarse con el hecho de que durante la primera medición las plantas a9n se encontraban en los recipientes que albergaban el cultivo mientras que en la segunda medición las plantas fueron sacadas de estos; el hecho de que en la primera medición las plantas estuvieran a9n en estas condiciones vuelve el primer parámetro solo una estimación del n9mero de semillas que germinaron, ya que no se puede determinar habían plantas en alg9n lugar del recipiente donde no se tuvo acceso con facilidad, ya que se debía tener cuidado de no maltratar las plantas que estaban en proceso de crecimiento lo cual limitó el conteo. Por otro lado, esta diferencia en el porcentaje de germinación se pudo haber visto alterado debido a la presencia de gusanos que se alimentaban de las plantas que habían germinado, así que a la hora del segundo conteo se observó una disminución en el n9mero de plantas debido a que estos animales se comieron plantas que ya habían sido contadas en la primera medición. Para la segunda medición vemos que el porcentaje de germinación para la serie 128C es de 2,34% lo cual es muy bajo teniendo en cuenta que en la primera fue de 25,78% de esto podemos decir que al ser una de las réplicas de la serie con mayor n9mero de semillas, el n9mero que se tenían de estas plantas era significativamente alto, además de tener plantas con hojas verdes y tallos altos, es decir, las plantas se encontraban en un buen estado de crecimiento en la primera medición del porcentaje (Ecología General, 2017). El hecho de que la planta estuviera en un buen estado de crecimiento resulto ser un factor atractivo para estos animales que aprovecharon esta planta como fuente de alimentación y energía.

Ilustración 5. Gusanos alimentándose de la hoja de una de las plantas.

La otra observación que podemos hacer de las tablas tiene que ver con el porcentaje de germinación como tal, y no con la diferencia que hay entre la primera y la segunda medición. Seg9n el empaque de las semillas utilizadas en la practica, el porcentaje de germinación de estas es de un 85%. Sin embargo, en ninguna de las series con sus tres réplicas se obtuvo este porcentaje, de hecho el porcentaje de germinación más alto fue del 75%, esta diferencia de los porcentajes obtenidos durante la práctica con el p...