Los análisis de isótopos estables de oxígeno tienen varias aplicaciones relevantes para el seguimiento del movimiento del agua en los ecosistemas. La relación de ¹⁶O a ¹⁸O (representado como δ¹⁸O) en el agua de la hoja proporciona información sobre el déficit de presión de vapor de agua (VPD) en el aire alrededor de la planta, la fuente de agua de la planta y los procesos fisiológicos que gobiernan la pérdida de agua de la hoja, como los movimientos estomáticos y la transpiración. Por ejemplo, a medida que aumenta el VPD (es decir, a medida que las condiciones ambientales se vuelven más secas), aumenta la evaporación y, por lo tanto, el enriquecimiento por evaporación en ¹⁸O ocurre dentro del agua de la hoja, ya que el H más ligero₂¹⁶El O se evapora más fácilmente que el H más pesado.₂¹⁸O. Esto hace que el H restante₂O en los sitios de evaporación para enriquecerse más en ¹⁸O. Los investigadores han utilizado este modelo, originalmente aplicado a los océanos por Craig y Gordon (1965), para arrojar luz sobre las condiciones de evaporación y la fisiología de las hojas.

Sin embargo, a pesar de la modelo de craig-gordon resultó en sobreestimaciones del agua de la hoja H₂¹⁸O enriquecimiento porque no tuvo en cuenta el agua menos enriquecida que fluye desde las nervaduras de las hojas hacia los sitios de evaporación. Esta sobreestimación tiene un gran impacto en cómo interpretamos δ¹⁸O como indicador de las condiciones de evaporación en las que creció la planta, así como de la fisiología de la hoja. En respuesta a esta sobreestimación, Farquhar y Lloyd (1993) propuso el efecto Péclet definido como: el agua que fluye hacia los sitios de evaporación por transpiración se enriquece por la retrodifusión del agua enriquecida en los sitios de evaporación. En otras palabras, el efecto Péclet describe la mezcla de agua tanto del xilema como de los sitios de evaporación. El efecto Péclet está impulsado en gran medida por cambios en la tasa de transpiración (E) y la longitud del camino efectivo (L), donde L describe el camino tortuoso que recorre el agua desde las venas de las hojas hasta los sitios de evaporación.

Para informar mejor las interpretaciones del agua de la hoja δ¹⁸O, el modelo de Craig Gordon-Péclet se usa para predecir L. L es imposible de medir porque no solo tiene en cuenta la distancia que recorre el agua, sino también la tortuosidad de la vía del movimiento del agua. Sin embargo, el modelo requiere suposiciones sobre las condiciones de evaporación que pueden o no ser ciertas.

Trabajo previo (Canción et al. 2013) relaciones documentadas entre L y parámetros fisiológicos como E y conductancia hidráulica (k). Sin embargo, pocos estudios han estimado L bajo condiciones ambientales controladas. Loucos y sus colegas hicieron exactamente eso y estimaron L y k simultáneamente en la misma hoja para evaluar los hallazgos de estudios previos.

Loucos et al. (2015) encontró que las estimaciones de L están fuertemente influenciadas por las suposiciones hechas al calcular ¹⁸O enriquecimiento en los sitios de evaporación. Contrariamente a estudios previos, no encontraron apoyo para la hipótesis de que L está negativamente relacionado tanto con E como con k dentro de una sola especie. Se esperaba esta correlación negativa porque se esperaba que el movimiento del agua siguiera una vía L predominantemente pequeña cuando E es alta (es decir, E > 1 a 2 mmol m^-2s^-1), y cuando E es baja (es decir, E < 1 a 2 mmol m^-2s^-1), hay un flujo proporcionalmente mayor a través de una vía L grande (Song et al. 2013). Como resultado, los autores demuestran que se debe tener mucho cuidado al investigar y desarrollar cualquier relación entre L y los parámetros ambientales y fisiológicos. Claramente, el camino para entender L, el efecto Péclet y δ¹⁸O de hoja de agua no es sencillo.

Referencias

Craig H. y Gordon LI (1965). Variaciones de deuterio y oxígeno-18 en el océano y la atmósfera marina. En: Tongiorgi E (ed.)

.Laboratorio de Geología y Ciencias Nucleares, Pisa, pp 9-130.

Farquhar GD y Lloyd J. (1993). Efectos de los isótopos de carbono y oxígeno en el intercambio de dióxido de carbono entre las plantas terrestres y la atmósfera. En: Ehleringer JR, Hall AE, Farquhar GD (eds)

Prensa Académica, San Diego. 47-70. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-08-091801-3.50011-8

Loucos KE, Simonin KA, Song X. y Barbour MM (2015). Relaciones observadas entre hoja H₂¹⁸O La longitud efectiva de Peclet y la conductancia hidráulica de la hoja reflejan suposiciones en los cálculos del modelo de Craig-Gordon,

DOI: http://dx.doi.org/10.1093/treephys/tpu110

Song X., Barbour MM, Farquhar GD, Vann DR y Heliker BR (2013). La tasa de transpiración se relaciona con las variaciones dentro y entre especies en la longitud del camino efectivo en un modelo de agua de hoja de enriquecimiento de isótopos de oxígeno,

(7) 1338-1351. DOI: http://dx.doi.org/10.1111/pce.12063