Phytoliths as proxies for plant water availability: An experimental approach on selected C4 species and its archaeological application in drylands
- Autores: Francesca D'Agostini
- Directores de la Tesis: Carla Lancelotti (dir. tes.), Marco Madella (codir. tes.), Vincent Vadez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Pascal Gantet (presid.), Cameron Petrie (secret.), Martin Hodson (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Historia por la Universidad Pompeu Fabra
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El objetivo principal de esta investigación es comprender si es posible, y en qué medida, reconstruir la disponibilidad de agua en un contexto arqueológico mediante la investigación de restos arqueobotánicos específicos, concretamente los fitolitos. Los fitolitos fueron elegidos tras una cuidadosa revisión de los posibles indicadores de agua directos e indirectos disponibles. Los indicadores indirectos incluyen todas aquellas estructuras artificiales (por ejemplo, pozos, canales, depósitos) que pueden encontrarse en el registro arqueológico y que indican, por su presencia, algún tipo de sistema de gestión del agua. Sin embargo, el estudio de estas estructuras artificiales presenta ciertas dificultades. Además, el mero hallazgo de instalaciones de riego o de almacenamiento de agua solo informan sobre gestión hídrica y no dan ninguna indicación de la cantidad de agua en uso. En consecuencia, el enfoque principal de mi investigación se ha dirigido a los restos arqueobotánicos, que pueden proporcionar una evaluación directa del riego.
Los fitolitos, al ser de naturaleza inorgánica, se conservan mejor que las semillas y su conservación se ve mucho menos afectada por los problemas previos y posteriores a su depósito (Piperno, 2006). Sin embargo, la capacidad de las plantas de C4 para ahorrar agua mediante la reducción de la tasa de transpiración podría representar un reto en el uso de los fitolitos como indicador de la disponibilidad de agua. Esta investigación se centra en tres especies en particular: el mijo de dedo (Eleusine coracana (L.) Gaertn.), el mijo perla (Pennisetum glaucum (L.) R.Br.) y el sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench). Estas tres especies han sido seleccionadas (a) por sus vías bioquímicas de C4: NADP-ME para el sorgo y NAD-ME para el mijo de dedo y el mijo perla. Su diversidad anatómica y bioquímica permite la evaluación completa de las eventuales diferencias entre las especies de C4. (b) En términos de silicificación, ya han sido estudiadas y clasificadas como acumuladoras de biosílice (Coskun et al., 2021; Kumar et al., 2017; Lux et al., 2002; Ma y Yamaji, 2015; Out y Madella, 2017; Sangster y Parry, 1976). (c) El estudio agronómico de estas tres especies ha sido ampliamente profundizado por investigaciones sobre su tasa de transpiración (por ejemplo, Vadez et al., 2011). Además, (d) las tres especies se han encontrado en varios conjuntos arqueobotánicos de sitios áridos de interés tanto en Asia como en África (por ejemplo, el sorgo en Al Khiday y Mezber por D'Andrea et al. (2015) y el mijo de dedo en Harappa por Weber y Kashyap (2016)).
En esta investigación se han probado modelos de fitolitos basados en la abundancia relativa de morfotipos específicos como proxies de la disponibilidad de agua junto con la concentración de acumulación de biosílice en los órganos de transpiración, el tamaño de los esqueletos de sílice, el contenido isotópico (δ30Si, δ29Si) y la dimensión de algunos morfotipos sensibles. Estos indices se basan en la suposición de que, en los tejidos con actividad fotosintética, el silicio se polimeriza principalmente como resultado de la sobresaturación (Schaller et al., 2013). Así, los fitolitos, que son el efecto fenotípico de la precipitación de silicio en la epidermis, se consideran un proxy potencial de la disponibilidad de agua. Dicho estudio, además de responder a una cuestión arqueológica, tiene también importantes implicaciones para profundizar en el papel de la deposición de sílice en especies consideradas como altas acumuladoras.
Los resultados obtenidos indican que la deposición de fitolitos depende, al menos en cierta medida, de factores ambientales. La disponibilidad de agua influye en la deposición de fitolitos en el mijo de dedo, el mijo perla y el sorgo al afectar a las concentraciones y composiciones de los conjuntos de morfotipos. Estas diferencias, sin embargo, dependen de la especie y de los tejidos donde se forman los fitolitos, y son más evidentes en el mijo de dedo y el mijo perla que en el sorgo. La disponibilidad de agua juega un papel fundamental en la determinación de la acumulación de biosílice en el mijo de dedo y el mijo perla, que los resultados demonstrar ser más afines a los acumuladores pasivos. Por el contrario, el sorgo parece caracterizarse por un mecanismo gobernado por la genética (los transportadores Lsi1-Lsi2-Lsi6) que también determinan una gran variabilidad entre genotipos. Aunque el variado conjunto de genotipos autóctonos mostró diferentes tendencias en la producción de fitolitos, el conjunto de datos completo permite hacer predicciones sobre la disponibilidad de agua.
Todos los resultados presentados en esta tesis parecen indicar que el contenido de sílice es un rasgo funcional. Esta deducción conlleva la idea de que la abundancia de ciertos morfotipos, estratégicos en este tipo de estudios, podría aumentar en respuesta a la sequía, especialmente en especies como el sorgo donde la absorción de Si está muy probablemente regulada genéticamente.
