El estudio de la nutrición vegetal (I)


Y opinó que quienquiera pudiese hacer brotar dos espigas de maíz o dos briznas de hierba en el sitio donde sólo creciera antes una, se haría más acreedor al reconocimiento de la humanidad y le prestaría un servicio más fundamental a su país que todos los políticos juntos.

– El Deán Swift

Esta cita figura al comienzo de un libro que me recomendó leer mi padre hace más de treinta años. El libro se titula “Luther Burbank, el mago de las plantas” de Idella Purnell Stone y está editado en la Colección Austral de la Editorial Espasa-Calpe (creo que está descatalogado). Años después, siendo estudiante de Química Agrícola, tenía la intención de que esa misma cita abriera, en caso de escribirla, mi tesis doctoral. Ignoro quién es el Deán Swift pero, a mí modo de ver, la cita remarca la importancia que la agricultura tiene para la humanidad.

Hacía tiempo que no pasaba por el blog de Isaac Rodríguez Mesa que, para los que no lo sepan, se trata de un demostrado admirador de nuestro ilustre charlatán cuántico diferencial y al que le hemos regalado un trocito de gloria en este blog. Isaac ha elaborado un post que, bajo el título de cultivos hidropónicos, nos ilustra sobre modernas técnicas de producción agrícola. El post de Isaac está construido empleando su habitual técnica de copiar y pegar sin citar la fuente y sin emplear ningún criterio. (Isaac no te mosquees, has sacado partes enteras de tu post de aquí y de aquí y no te has molestado en citar tus fuentes).

El objeto de este post no es, sin embargo, atizarle al pobre Isaac. Mi objetivo es hacer un recorrido superficial sobre la historia de los descubrimientos y de los científicos que han desvelado el conocimiento de cómo se alimentan las plantas. Todo el mundo sabe, hoy en día, que las plantas son seres autótrofos, capaces de sintetizar materia orgánica a partir de la luz, dióxido de carbono, agua y un conjunto reducido de sales minerales pero este conocimiento, relevante para la agricultura, es algo que se ha obtenido laboriosamente a lo largo de los cuatro últimos siglos.

Esos descubrimientos han contribuido al desarrollo de una de las actividades humanas que más importancia tiene desde cualquier punto de vista: la agricultura. Dado que es un tema extenso y que a mí, como Químico Agrícola, me encanta, voy a dividirlo en varias partes. En esta primera parte, tras una breve incursión en el malthusianismo, haremos un recorrido por los siglos XVII y XVIII identificando los principales científicos relacionados con la nutrición vegetal y describiendo sus aportaciones.

Nuestra historia comienza a finales del siglo XVIII, en concreto en el año 1.798 cuando Thomas R. Malthus publica su famosa obra: Ensayo sobre el principio de la población. Malthus, basándose en estudios de crecimiento demográfico en Estados Unidos a lo largo del siglo XVIII, afirma que mientras la población crece de forma geométrica (según él duplicándose cada 25 años) la producción de alimentos crece de manera lineal por lo que, en un determinado momento, el mundo no sería capaz de producir alimentos suficientes para la población. Malthus augura, por lo tanto, un caos de guerras y hambrunas que servirían como mecanismos para el control demográfico (algunas de las teorías de Malthus para el control demográfico ponen los pelos de punta y podrían ser fácilmente suscritas por quienes hoy nos gobiernan).

Thomas Malthus

Sin embargo, Malthus se equivocó. ¿Por qué? bueno, esencialmente su predicción de crecimiento de la población es errónea, la población mundial realmente se duplica cada 70 años aproximadamente y, por otra parte, no supo prever la impresionante mejora en la productividad agrícola fraguada, fundamentalmente, en el último cuarto del siglo XIX y en el primer cuarto del siglo XX con el desarrollo de los fertilizantes sintéticos. En la época de Malthus, las técnicas agrícolas seguían siendo esencialmente las mismas que las empleadas desde el tiempo de los romanos: el agotamiento del suelo se combatía con abonados verdes, empleando residuos (vegetales, animales o humanos), rotación de cosechas y, otras técnicas, como la quema de rastrojos; la mecanización del campo no existía (estaba arrancando la tecnología del vapor); la selección artificial de especies para incrementar la productividad agrícola estaba en pañales (Luther Burbank había “creado” por selección artificial, distintas especies de patatas) y no existían técnicas para el control de plagas (por ejemplo en 1.846 una plaga de la patata causó, sólo en Irlanda, un millón de muertos y provocó que otro millón tuviera que emigrar). La agricultura era una agricultura extensiva, de baja productividad y soportada por el esfuerzo humano y el empleo de animales, la producción agrícola estaba limitada por la superficie cultivable y ésta es un recurso finito.

El desarrollo y tecnificación de la agricultura, en los dos últimos siglos, es realmente lo que ha posibilitado el producir los alimentos en cantidad suficiente lo que permite sostener un nivel de población inimaginable para Malthus. El principal factor en el incremento de la productividad agrícola ha sido, sin duda, el avance en el conocimiento de la fisiología, la biología y la bioquímica vegetal y los avances en la tecnología agrícola que han permitido migrar de una agricultura extensiva de baja productividad a una agricultura intensiva altamente eficiente. Recalco que este avance se ha consolidado sobre la base de un conocimiento obtenido aplicando el método científico.

Y es, el método científico, el que nos permite enlazar de nuevo a la historia de la ciencia aplicada a la agricultura. Francis Bacon (1.561 – 1.626), promotor del método científico, fue el primero que estudió y elaboró una teoría sobre la nutrición vegetal. Bacon afirmaba que en las cenizas de las plantas se encontraban las sustancias que éstas habían tomado del suelo y afirmó que el agua era el principal alimento de las plantas y que el suelo sólo servía para mantenerlas erguidas y protegerlas del frío y del calor. Bacon postula que el cultivo repetido de la misma planta empobrece el suelo en unas determinadas sustancias y que cada planta extrae sustancias distintas del suelo (de esta forma le proporcionaba un marco teórico a la rotación de cultivos).

Francis Bacon

A caballo de los siglos XVI y XVII, Jan Baptista van Helmont (1.577 – 1.644) diseñó y ejecuto un experimento para estudiar la nutrición de las plantas: pesó una cantidad de tierra desecada, puso la tierra pesada en un tiesto y en ese tiesto plantó una vara de sauce pesada previamente. Cubrió el tiesto para evitar que se contaminase el experimento y regó con agua de lluvia el tiesto. Al cabo de cinco años pesó el sauce (ahora un árbol) y la tierra y observó que el peso de la tierra había disminuido 56g mientras que el sauce había crecido considerablemente. Como lo único que había añadido era agua, llegó a la conclusión que el incremento de la masa del sauce era debido al agua y que las plantas se alimentaban de agua.

J. B. van Helmont

Robert Boyle (1.627 – 1.691) repitió el experimento de van Helmont y, a través de análisis químicos afirma que las plantas están compuestas por sales, energía, tierra y aceite. Paralelamente a Boyle, Johann Rudolph Glauber (1.604 – 1.670) sostiene que es el nitrato potásico y no el agua el principio de la vegetación. Glauber obtiene esta sal del suelo de un establo y asumiendo que proviene de las deyecciones de los animales realiza experimentos de abonado con estiércol y comprueba que se producen incrementos considerables en la producción de cosechas.

Robert Boyle

John Woodward (1.665 – 1.728) realiza una serie de experimentos realizando cultivos de menta en agua de distinto origen (lluvia, ríos, residual, mezclada con mantillo de jardín, etc.) y descubre que las plantas se desarrollan mejor en las aguas que tienen mayor cantidad de impurezas. Woodward deduce que el principal alimento de las plantas no es el agua sino que las plantas se alimentan de los materiales sólidos contenidos en el suelo.

Habría que esperar hasta la segunda mitad del siglo XVIII para que se produjesen avances significativos en el estudio de la nutrición vegetal. Arthur Young (1.741 – 1.820) realiza una gran experimentos para determinar que sustancias favorecen el crecimiento de las plantas cultivando plantas de cebada en tiestos con arena y añadiéndole sustancias de distinto origen. Young publicó un extenso tratado sobre agricultura.

Arthur Young

Joseph Priestley (1.733 – 1.804) descubre el oxígeno y, posteriormente, Jan Ingenhousz (1.730 – 1.799) descubre el papel de la luz en la producción de oxígeno por las plantas. Ingenhousz afirma que sólo las hojas y los peciolos son capaces de producir oxígeno y que las plantas y los frutos, en la oscuridad, respiraban igual que los animales. Jean Senebier (1.742 – 1.809) al estudiar el efecto del aire sobre las plantas postula que el crecimiento del sauce, en el experimento de van Helmont era debido al aire fijado por la planta lo que, en esencia, es la fotosíntesis.

Jan Ingenhousz

Con esto cerramos este primer post sobre la historia del estudio de la nutrición vegetal. Espero que os guste.

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11 comentarios

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11 Respuestas a “El estudio de la nutrición vegetal (I)

  1. ❝Ignoro quién es el Deán Swift❞
    Bueno, por el título de deán al menos sabemos que el tal Swift tenía un cargo eclesiástico de nivel elevado

  2. yomisma

    Gracias dotorqantico, me ha gustado mucho este post.
    Siempre consigues hacer ameno y comprensible cualquier tema y a la vez aportar muchísimos datos y referencias.
    Espero leer pronto las siguientes partes.
    Un saludo

  3. Muchas gracias a Alberto y yomisma.

  4. guacamole

    JAJAJAJJAJAJAJA

    Me descojono vivo… leed.. leed ..no tiene desperdicio (lo mejor lo del anonimato)

    http://starviewer.wordpress.com/2012/05/27/starviewerteam-estamos-seguros-que-estais-en-lo-cierto-carta-de-un-representante-de-la-nasa/

  5. anaesperanza

    Si, guacamole, es un excelente artículo de la “Perturbación de Rafa” aka Sagitario.

  6. Xoco

    Me encanta leer historia científica, es encomiable la dedicación de estas personas al descubrimiento de la naturaleza. Y los científicos que han pasado a la historia son minoría respecto a todas aquellas personas que iniciaron investigaciones de esa misma o de diferente índole pero que por los motivos que fuera no tuvieron mayor trascendencia.

    El otro día leía sobre el centro de control fotosintético y los procesos cuánticos que allí se dan y me pareció apasionante:

    Estas moléculas de pigmento, o cromóforos, son responsables de la absorción de la energía transportada por la luz entrante. Después de que un fotón llega a la célula, excita uno de los electrones en el interior del cromóforo. A medida que se observa el paso inicial del proceso, los científicos de Argonne vieron algo que nadie había observado antes: un solo fotón parecía excitar cromóforos diferentes al mismo tiempo.

    Leer más: http://www.techmez.com/2012/05/28/descubren-llamativo-efecto-cuantico-en-la-fotosintesis/#ixzz1wX9nxUx0

    Espero impaciente la segunda parte…

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