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Comparación de la hidrofobicidad de la cutícula foliar en plantas de tres humedales costeros de Baja California, México
Comparison of the foliar cuticular hidrophobicity in plants of three coastal wetlands in Baja California, Mexico
LUIS EDUARDO TELLECHEA ROBLES
RODRIGO MENDEZ ALONZO
Acceso Abierto
Atribución
Ángulo de contacto, cutículas foliares, hidrofobicidad, humedales costeros, materiales bioinspirados, microscopia electrónica de barrido
Bioinspired materials, coastal wetlands, contact angle, foliar cuticle, hydrophobicity, scanning electron microscopy
Las plantas dominaron el medio terrestre mediante el desarrollo de la cutícula, que es una capa impermeable alrededor de los tejidos externos que permite la liberación controlada de agua a través de espacios selectivos. La caracterización de la repelencia al agua (hidrofobicidad), es un tema de interés debido a las implicaciones ecológicas y evolutivas del desarrollo de estas estructuras y por su posible utilidad como inspiración de materiales sintéticos. Se ha observado en estudios previos que las especies de humedales tienen características contrastantes de hidrofobicidad, abarcando desde especies hidrofílicas hasta especies altamente hidrofóbicas; sin embargo, no se han realizado estudios que cuantifiquen esta propiedad entre especies y comunidades en diferentes humedales. En esta tesis cuantifiqué la hidrofobicidad de las cutículas foliares de especies de plantas de humedales costeros de Baja California, bajo diferentes condiciones de inundación por medio del método de ángulo de contacto estático, microscopía electrónica de barrido (SEM) y estadísticos que sintetizan la información de caracteres a nivel comunidad. Se determinó que la hidrofobicidad, cuantificada por ángulo de contacto, tuvo un promedio ponderado por cobertura de las especies, de 77°, 93° y 100° por laguna. Tomando en consideración un umbral de 90° ± 10°, se encontraron 22 especies hidrofóbicas y 15 especies hidrofílicas. Además, se caracterizaron las estructuras cuticulares de las especies con comportamientos superhidrofílico y superhidrofóbico, donde estas últimas poseían diversas formas de indumentos epicuticulares tales como rodeles, tricomas y capas sobrepuestas. Estas estructuras posiblemente juegan un papel importante en la permeabilidad de las hojas, en el redireccionamiento de humedad hacia las raíces y otras funciones. En conjunto, los resultados de esta tesis permitieron hacer una comparación en la hidrofobicidad foliar de distintas comunidades vegetales, tomando en cuenta la abundancia relativa de cada una de las especies en los diversos sitios. En comparación con plantas de ambientes ajenos a humedales, los humedales costeros poseen un valor de ángulo de contacto más elevado (88° ± 14) que otras comunidades vegetales (74° ± 21), lo cual sugiere que las comunidades de humedales, aún sin ser estrictamente hidrofóbicas, poseen una alta variabilidad entre las diferentes especies y formas de vida.
Plants were able to dominate terrestrial environments because of the development of a non-wetting waxy outer layer around their body, which limits water outflow to selective spaces. Particularly, the most important tissue determining plant wettability is the cuticle. The hydrophobicity of the cuticles (the capacity of repel or attract water droplets), and the physical and structural characterization of cuticle components, is a very interesting topic due to ecological and evolutionary implications, and due to their potential use as an inspiration for synthetic materials. In previous studies, it has been observed that wetland species have different water-repellency behavior, from highly hydrophobic species to highly hydrophilic species. Nevertheless, the ecological advantage of these traits and how they vary across different types of wetlands it is not known. In my thesis, I quantified the hydrophobicity of plant cuticles in three coastal wetlands of Baja California, under different conditions of inundation, using the contact angle method, scanning electron microscopy (SEM), and different statistical methods which summarizes information of community data. I found that the average hydrophobicity, using the contact angle values of the three wetlands, Estero de Punta Banda, La Lagunita El Ciprés and La Misión, were of 93°, 77° and 100° respectively. I also found 22 hydrophobic species and 15 hydrophilic species, using a treshold value of 90° ± 10°. In addition, the cuticular structures from superhydrophobic and superhydrophyllic species were analyzed, and I found several forms of epicuticular induments, such as trichomes, rodlets and palets in superhydrophobic species. This type of structure might play an important role in leaf permeability, water redirection to the roots and other functions. All together, the results from this thesis allow a comparison between plant communities through the community weighted mean for hydrophobicity, using the relative abundance of each species in all the sites. In comparison with other plant communities from around the world (74° ± 21), wetlands had higher values of contact angle values (88° ± 14), thus suggesting that coastal wetlands have a higher average hydrophobicity value than other vegetal communities, due to a high variability in species and life forms, in spite of not all species being strictly hydrophobic.
2017
Tesis de maestría
Español
Tellechea Robles, L. E. 2017. Comparación de la hidrofobicidad de la cutícula foliar en plantas de tres humedales costeros de Baja California, México. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 73 pp.
FISIOLOGÍA VEGETAL
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