Degradacion de fitolitos de gramíneas. Experimentacion in vitro

Borrelli, Natalia1,3; Margarita Osterrieth1 y M. Cabello2

1 Centro de Geología de Costas y del Cuaternario. FCEyN – UNMdP. C.C 722 C. Central. 7600 Mar del Plata. Buenos Aires. Argentina. nlborrel@mdp.edu.ar. 2 Instituto Spegazzini, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de La Plata. Buenos Aires. Argentina. 3 Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires (CIC)


Los Argiudoles típicos del sudeste pampeano han evolucionado a partir de sedimentos eólicos, dentro de los cuales, los minerales de sílice amorfo de origen orgánico (silicofitolitos) se encuentran siempre presentes y alcanzan porcentajes que exceden el 40 % (Borrelli y Osterrieth, 2004). En general, el contenido de la fracción sílice amorfo (silicofitolitos y vidrios volcánicos) disminuye drásticamente desde los niveles superficiales (40% aproximadamente) hacia los niveles inferiores (4-0,5%) del suelo (Osterrieth, 2000; Borrelli y Osterrieth, 2004). Estudios previos revelaron la presencia de poros y superficies corroídas indicando procesos de alteración en minerales de sílice amorfo de origen orgánico (silicofitolitos) que se encuentran ausentes en los componentes amorfos de sílice inorgánico (vidrios volcánicos) (Osterrieth y Martínez, 1993; González y Osterrieth, 1996; Osterrieth, 2000; Borrelli y Osterrieth, 2002).

Debido a prácticas agrícolas intensivas desarrolladas en los suelos de la zona, se evidencia una pérdida de estabilidad estructural y una notable disminución en el contenido de materia orgánica y de la fracción arcilla en la capa arable del horizonte A (Osterrieth y Maggi, 1996; Borrelli y Osterrieth, 2004). Por lo que, teniendo en cuenta la abundancia de los silicofitolitos en suelos, el estudio de sus procesos de alteración resulta de importancia, ya que la sílice liberada al medio podría aportar compuestos amorfos de sílice que favorecerían la formación de complejos organo-minerales los que condicionan la recuperación de la estructura del suelo. También, podría justificar las elevadas concentraciones de dióxido de silicio (SiO2) encontradas en los análisis de aguas subterráneas del Acuífero Pampeano del sudeste bonaerense y del Acuífero de La Pampa Deprimida (60 a 70 mg/l) (Martínez y Osterrieth, 1999; Miretzky et al., 2001).

No existen antecedentes de estudios sobre procesos de degradación de silicofitolitos in vitro, por lo que el objetivo del presente trabajo es analizar los procesos de disolución de silicofitolitos de gramíneas mediante experimentación in vitro a diferentes pH.

Se trabajó con láminas de gramíneas calcinadas a 500 ºC (Runge, 1998) durante 12 hs y expuestas a pH extremos (2 y 11) durante 1 año y medio. El estado de degradación de los silicofitolitos se analizó mediante microscopio óptico (MO) y electrónico de barrido (MEB), además se realizaron estudios semicuantitativos a través de EDAX convencional.

En las cenizas de gramíneas en estado natural (no expuestas a pH extremos), los silicofitolitos presentan rasgos muy incipientes o nulos de degradación, siendo las morfologías predominantes elongados sinuosos (41%), elongados lisos (13%), rectangulares (13%), aguijones enteros (13%), articulados (13%) y, en algunos casos, se observa la presencia de conos. En las cenizas expuestas a pH 2, los silicofitolitos se observan sin dificultad mediante MO y MEB, en general, presentan una superficie hialina y sólo el 10% evidencia rasgos de corrosión superficial y formación de cavidades. Los elongados muestran una disminución considerable en el grosor y los elongados sinuosos solo se observan formando parte de silicofitolitos articulados. Los silicofitolitos de las cenizas expuestas a pH 11 no pudieron ser identificados mediante MO; mediante MEB se observaron estructuras muy irregulares, aguijones con rastros de corrosión y cavidades más pronunciadas y placas perforadas muy alteradas producto de la degradación de silicofitolitos elongados lisos.

En el suelo, se encuentran diferencias en la representatividad de las distintas morfologías respecto de los resultados encontrados en las cenizas de gramíneas analizadas (aguijones enteros 0-2%, elongados sinuosos 0-1,4%, elongados lisos 0,3-4%, rectangulares 33-46%, conos 17-35% y crenados 2,5-8%). Además, se encontraron elevados porcentajes (31-60%) de fitolitos menores a 7,5µ en todos los niveles de suelo analizados, lo cual podría deberse a procesos de fracturamiento y/o disolución de silicofitolitos. Estos procesos podrían ser la causa de las diferencias encontradas entre las cenizas y el suelo.

Según Yong et al. (1992), Alexandre et al. (1994) y Vallejo Gómez (2002), un medio enriquecido en hierro y calcio facilita la disolución de silicofitolitos. Esto concuerda con los resultados del análisis semicuantitativo, ya que los silicofitolitos con muy pocos rasgos de alteración (pH 2) muestran una composición casi exclusivamente de sílice (90%), mientras que en los silicofitolitos con grados de alteración más avanzados (pH 11), el contenido de sílice disminuye notablemente (23-38%) y se encuentran enriquecidos en calcio (27-51%), además de presentar hierro (3-9%), aluminio (3-4%) y magnesio (5-9%) en menor proporción.

De lo expuesto se observa que los pH alcalinos resultan más agresivos y provocan una mayor degradación de los biominerales de sílice amorfo; con respecto a los resultados químicos, es necesario profundizar en análisis mineraloquímicos para determinar los procesos que provocan esa composición química diferencial y además, analizar la relación entre superficie de exposición, composición química y resistencia a la alteración, debido a las diferencias encontradas entre los silicofitolitos en el suelo y en las cenizas de las especies vegetales analizadas.

Bibliografía

ALEXANDRE, A.; F. COLIN y D. MEUNIER (1994) Les phytolithes, indicateurs du cycle biogeocheminal du silicium en forêt équatoriale. C. R. Acad. Sci. Paris. 319,II: 453-458.

BORRELLI, N. y M. OSTERRIETH (2002) Ciclo biogeoquímico de la sílice en Argiudoles típicos (Laguna de Los Padres, Buenos Aires). Actas XVIII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Suelo, Medio Ambiente y Sociedad. CD: 6.

BORRELLI, N. y M. OSTERRIETH (2004) Influencia de la cobertura vegetal en el ciclo biogeoquímico de la sílice de Argiudoles típicos. Actas XIX Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. CD: 370.

BORRELLI, N. y M. OSTERRIETH (2004) Contenido de silicofitolitos y su posible rol en el ciclo biogeoquímico de la sílice y en la estabilidad estructural de Argiudoles típicos de Laguna de Los Padres, Buenos Aires. Fitolitos. Estado actual de sus conocimientos en América del Sur. En prensa.

GONZALEZ, G. y M. OSTERRIETH (1996) Silicobiolitos en Suelos Paleosuelos y sus materiales parentales, Buenos Aires. Argentina. The state -of-the-art-phytoliths in soils and plants. Eds. Pinilla, Tresserras, Machado. C.S.I.C. España. 83-92.

MARTÍNEZ, D. E. y M. OSTERRIETH (1999) Geoquímica de la sílice disuelta en el Acuífero Pampeano en la Vertiente Sudoriental de Tandilia.Hidrología Subterránea, Nº 13: 241 – 250.

MIRETZKY, P.; V. CONZONNO y A. FERNÁNDEZ CIRELLI (2001) Geochemical proceses controlling silica concentrations in groundwaters of the Salado River drainage basin, Argentina. Journal of Geochemical Exploration 73: 155 – 166.

OSTERRIETH, M. L. y G. MARTÍNEZ (1993) Paleosols on Late Cainozoic Sequences in the Northeastern side of Tandilia Range, Buenos Aires, Argentina. Quaternary International Vol. XVII: 57-65.

OSTERRIETH, M. y J. MAGGI (1996) Variaciones cuali-cuantitativas de la fracción arcilla en Argiudoles afectados por prácticas agrícolas en Laguna de Los Padres, Buenos Aires. Actas VI Reunión Argentina de Sedimentología. 337-342.

OSTERRIETH, M. (2000) Silicofitolitos una herramienta para la comprensión de procesos pedológicos del Cuaternario. XVII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. CD: 4.

RUNGE, F. (1998) The effect of dry oxidation temperature (500 ºC – 800 ºC) and of natural corrosion on opal phytoliths. Actas II International Meeting on Phytolith Research. 73.

VALLEJO GÓMEZ, E. (2002) Morfología e intemperismo de fitolitos en suelos modernos y paleosuelos de la parte central del eje neovolcánico. Tesis Doctoral. UNAM. México.

YONG, R.; B. MOHAMED y S. WANG (1992) Influence of amorphous silica and iron hydroxide on interparticle action and soil surface properties. Canadian Geotech. Jour. 29: 803-818.

 

VOLVER A 3 EIF