Fotoquímica y espectroscopía de organismos fotosintéticos para el monitoreo ambiental multiescala

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La interacción de la luz con organismos fotosintéticos produce señales que pueden ser detectadas mediante métodos no destructivos y en variedad de escalas, lo que resulta sumamente conveniente para el monitoreo ambiental y agronómico. No obstante, la complejidad estructural del material biológico in...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Romero, Juan Manuel
Formato: Tesis Doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2021
Materias:
FLUORESCENCIA
CLOROFILA
REABSORCION
MONITOREO REMOTO
RENDIMIENTO CUANTICO
COBERTURA VEGETAL
FLUORESCENCE
CHLOROPHYLL
REABSORPTION
REMOTE SENSING
QUANTUM YIELD
CANOPY
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7031_Romero
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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Fotoquímica y espectroscopía de organismos fotosintéticos para el monitoreo ambiental multiescala
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CANOPY
description La interacción de la luz con organismos fotosintéticos produce señales que pueden ser detectadas mediante métodos no destructivos y en variedad de escalas, lo que resulta sumamente conveniente para el monitoreo ambiental y agronómico. No obstante, la complejidad estructural del material biológico introduce distorsiones de origen fotofísico en la información detectada, y la complejidad ecofisiológica dificulta su interpretación. El presente trabajo de tesis ha tenido por objetivo aportar al esclarecimiento de estos procesos desde una perspectiva fotofísica y fotoquímica, prestando particular atención a la fluorescencia de clorofila estacionaria y variable. Una parte importante del trabajo realizado consistió en la modelización de los procesos de emisión, reabsorción y dispersión de fluorescencia estacionaria en hojas y coberturas vegetales. Desarrollamos un modelo fotofísico de una cobertura vegetal genérica que fue validado en plantas ornamentales y cultivos de interés agronómico. Se diseñó y construyó una novedosa metodología de medición con la cual se registró, por primera vez en literatura, el espectro de fluorescencia de una cobertura vegetal de manera activa. A pesar de gozar de gran popularidad, el monitoreo de fluorescencia variable no suele ser abordado con la profundidad y rigurosidad requeridas para comprender y controlar todas las variables subyacentes a los procesos estudiados. En esta tesis hemos concebido un enfoque amplio pero a la vez detallado, utilizando equipos de fluorescencia modulada y detección rápida. Este abordaje nos permitió estudiar plantas C3, C4 y CAM en diferentes ambientes lumínicos y algas en diversas condiciones de salinidad, proponiendo también nuevas consideraciones para la utilización de estas técnicas. A través de una colaboración con el INIA (Uruguay) estudiamos la fluorescencia estacionaria y variable de tres cultivares de soja con diferentes tratamientos de irrigación en condiciones de campo. Un hallazgo prometedor ha sido la correlación entre el cociente de picos de fluorescencia y la productividad primaria, que a futuro permitiría evaluar la producción de biomasa de una cobertura vegetal desde aviones o satélites. Finalmente, a partir de la comparación entre la teoría de la representación y la teoría de la observación, presentamos un análisis epistemológico retrospectivo del trabajo realizado y destacamos la necesidad de problematizar las concepciones subyacentes al momento de hacer ciencia.
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El presente trabajo de tesis ha tenido por objetivo aportar al esclarecimiento de estos procesos desde una perspectiva fotofísica y fotoquímica, prestando particular atención a la fluorescencia de clorofila estacionaria y variable. Una parte importante del trabajo realizado consistió en la modelización de los procesos de emisión, reabsorción y dispersión de fluorescencia estacionaria en hojas y coberturas vegetales. Desarrollamos un modelo fotofísico de una cobertura vegetal genérica que fue validado en plantas ornamentales y cultivos de interés agronómico. Se diseñó y construyó una novedosa metodología de medición con la cual se registró, por primera vez en literatura, el espectro de fluorescencia de una cobertura vegetal de manera activa. A pesar de gozar de gran popularidad, el monitoreo de fluorescencia variable no suele ser abordado con la profundidad y rigurosidad requeridas para comprender y controlar todas las variables subyacentes a los procesos estudiados. En esta tesis hemos concebido un enfoque amplio pero a la vez detallado, utilizando equipos de fluorescencia modulada y detección rápida. Este abordaje nos permitió estudiar plantas C3, C4 y CAM en diferentes ambientes lumínicos y algas en diversas condiciones de salinidad, proponiendo también nuevas consideraciones para la utilización de estas técnicas. A través de una colaboración con el INIA (Uruguay) estudiamos la fluorescencia estacionaria y variable de tres cultivares de soja con diferentes tratamientos de irrigación en condiciones de campo. Un hallazgo prometedor ha sido la correlación entre el cociente de picos de fluorescencia y la productividad primaria, que a futuro permitiría evaluar la producción de biomasa de una cobertura vegetal desde aviones o satélites. Finalmente, a partir de la comparación entre la teoría de la representación y la teoría de la observación, presentamos un análisis epistemológico retrospectivo del trabajo realizado y destacamos la necesidad de problematizar las concepciones subyacentes al momento de hacer ciencia. Light interaction with photosynthetic organisms produces signals that can be detected by non-destructive methods and on a variety of scales, which is extremely convenient for environmental and agronomic monitoring. However, the structural complexity of the biological material introduces distortions of photophysical origin in the detected information, and the ecophysiological complexity makes its interpretation difficult. The present thesis work has aimed to contribute to the clarification of these processes from a photophysical and photochemical perspective, paying particular attention to the steady state and variable chlorophyll fluorescence. An important part of the work consisted in modeling the processes of emission, reabsorption and dispersion of steady–state fluorescence in leaves and plant covers. We developed a photophysical model of a generic plant cover that was validated in ornamental plants and crops of agronomic interest. A novel measurement methodology was designed and the fluorescence spectrum of a plant cover was actively recorded for the first time in literature. Despite being very popular, variable fluorescence monitoring is not usually approached with the depth and rigor required to understand and control all the variables underlying the processes studied. In this thesis we have conceived a broad but detailed approach, using modulated fluorescence and rapid detection equipment. This approach allowed us to study C3, C4 and CAM plants in different light environments and algae in different salinity conditions, also proposing new considerations for the use of these techniques. Through a collaboration with INIA (Uruguay) we studied the steady–state and variable fluorescence of three soybean cultivars with different irrigation treatments under field conditions. A promising finding has been the correlation between the fluorescence ratio and primary productivity, which in the future would allow evaluating the biomass production of a vegetation cover from airplanes or satellites. Finally, from the comparison between the theory of representation and the theory of observation, we present a retrospective epistemological analysis of our work and we highlight the need to problematizethe underlying conceptions when doing science. Fil: Romero, Juan Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. 2021 Tesis Doctoral PDF Español info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7031_Romero

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