Tabla de contenidos (haga clic para ampliar)

El GPS de los teléfonos móviles se basa en satélites, pero se mueven mucho más rápido y experimentan mucha menos gravedad que los propios teléfonos. Por tanto, surgen errores en la medición del tiempo y la distancia, que deben corregirse con base en las teorías de la relatividad.

Hoy en día, es fácil orientarse en las ciudades con un teléfono o un automóvil con GPS. También es igual de sencillo subir una foto a las redes sociales con una etiqueta de ubicación. Sin embargo, ¿sabías que se necesitan tanto la teoría de la relatividad especial como la general para determinar que estás dentro de un café específico, en lugar de simplemente en algún lugar de una ciudad?

La teoría especial de la relatividad es la que dice que la luz se mueve a una velocidad constante, lo que hace que las cosas se acorten mientras que el tiempo pase más lento a gran velocidad. Fue presentado por Einstein en 1905 y se utiliza para determinar cosas como la edad de las estrellas y de qué están hechas.

Pero para algo tan mundano como decirle a la gente que estás en una cafetería, ¿por qué tendríamos que utilizar la legendaria teoría especial de la relatividad?

¿Y por qué necesitaríamos también la teoría de la relatividad general?

Esa teoría corrigió la ley de gravedad de Newton que la mayoría de nosotros aprendimos en la escuela secundaria y le dio un cambio de imagen moderno.

La teoría general se utiliza para diversos fines, desde determinar la órbita de Mercurio hasta la evolución del universo y la energía oscura.

¿No parece excesivo utilizar armas tan enormes de nuestro arsenal intelectual para determinar que estás tomando un café en una cafetería?

El sistema GPS se puede utilizar para localizar con precisión la propia posición, por lo que ha encontrado una gran utilidad en nuestro día a día. (Créditos: usuario6613750/Freepik)

Vídeo recomendado para ti:

¿Cómo funciona el GPS?

El Sistema de Posicionamiento Global o GPS comienza cuando su teléfono recibe una señal de 4 de los 24 satélites que orbitan la Tierra. ¿Por qué 4? Bueno, tres de ellos se utilizan para determinar tu posición y el cuarto se utiliza para corregir la posición determinada. Pero, ¿cómo determina exactamente su ubicación la recepción de señales de estos satélites?

El tiempo que tarda una señal emitida por el satélite en llegar a su teléfono definirá su distancia desde ese satélite. Ahora se sabe que su posición está a cierta distancia de ese satélite; de hecho, podrías estar en cualquier lugar de la superficie de una esfera con el satélite en el centro.

Cuando se conoce la distancia entre usted y el segundo satélite, ahora se conoce su posición dentro de la intersección de dos esferas. Una vez que el tercer satélite se conecte al teléfono, habrás sido localizado. Así es como los satélites pueden determinar exactamente dónde te encuentras.

Las señales de tres satélites pueden utilizarse para señalar con precisión dónde nos encontramos en la superficie de la Tierra. (Créditos: Macrovector/Freepik)

¿Cómo afecta la relatividad especial a la ubicación GPS?

Hasta ahora, podríamos haber utilizado las matemáticas básicas presentes en la época de Euclides para obtener estos puntos de datos. Donde entra en juego la teoría de la relatividad de Einstein es que el reloj del satélite no marca exactamente al mismo ritmo que un reloj de la Tierra. De hecho, las teorías general y especial de la relatividad afectan las velocidades del reloj, pero veamos la teoría especial para empezar de manera simple, antes de pasar a los efectos de la teoría general.

La teoría especial de la relatividad de Einstein dice que dado que el satélite se mueve a unos 4000 m/s, mientras que los relojes en el ecuador de la Tierra se mueven debido a la rotación planetaria a unos 465 m/s, los relojes del satélite debería corren un poco más lento que los relojes ecuatoriales.

Si bien en realidad no corren más lento debido a los efectos de la teoría general de la relatividad, sí tiene un efecto general en cómo se experimenta el tiempo.

No son sólo los relojes los que cambian de frecuencia; todo en el satélite, desde la vibración de un átomo hasta la frecuencia de la electricidad, cambia debido a una mayor velocidad. Si este efecto no se corrige artificialmente, se produciría un error de navegación de 2,13 km/día.

Esto significa que si escalaras el Monte Everest durante 3 días con la ayuda del GPS, alcanzarías el glaciar Ronghuk al tercer día, ¡que está a unos 6 km de la cima!

Corrigiendo los errores

Los errores que se producen en el tiempo y la distancia son retransmitidos por el satélite y las correcciones necesarias las calcula el software utilizando la relatividad especial, de modo que cuando intentes subir al Monte Everest, en realidad llegarás a la cima y no a un glaciar a seis kilómetros de distancia. Sin embargo, ese no es el único efecto relativista que se produce cuando se trata del GPS.

El tejido espacio-temporal que rodea la Tierra está distorsionado debido a su masa. Los relojes corren más rápido en los lugares donde hay más distorsión. (Crédito de la foto: vchal/Shutterstock)

Existe una segunda teoría de la relatividad, llamada teoría de la relatividad general, que renovó la teoría de la gravedad. Ésta es la teoría en la que se basa nuestra comprensión actual del cosmos.

Entra en juego la teoría general de la relatividad

Debido a los efectos de esta relatividad general, los relojes del satélite, que están bajo mucha menos gravedad que los relojes del ecuador, funcionarán más rápido. La teoría anterior de la relatividad especial tuvo el efecto opuesto, por lo que si este aumento y disminución fueran de igual magnitud, simplemente se cancelarían entre sí.

Desafortunadamente, la frecuencia del reloj aumenta mucho más de lo que se compensaría con la disminución que comentamos anteriormente. Una vez más, no se trata sólo de relojes; Incluso si una persona fuera y permaneciera en un lugar con mucha menos gravedad, como la luna, parecería vivir más que sus contrapartes en la Tierra. En ese caso, sin embargo, la diferencia de gravedad no es lo suficientemente significativa como para marcar una diferencia notable en la edad o apariencia humana.

Sin embargo, como todo se ralentizaría, desde su movimiento y su metabolismo hasta sus procesos celulares y atómicos, no vivirían más tiempo que nosotros. De manera similar, estos relojes funcionarían más lento como resultado del cambio de frecuencia gravitacional, lo que básicamente significa que funcionarían a un ritmo diferente con una intensidad de gravedad diferente.

El error de sincronización causado por este efecto es mucho mayor que el causado por el movimiento del satélite. De hecho, supondría un error de navegación de unos 13,7 km/día. Esta vez estarías a 40 km dentro del Tíbet 3 días después de partir hacia la cima del Monte Everest.

Estos errores gravitacionales se corrigen de la misma forma que los anteriores. Si bien hay otros efectos en juego, es simplemente sorprendente que necesitemos usar la misma teoría para determinar la masa de una estrella a billones de kilómetros de distancia y encontrar un buen restaurante en una nueva ciudad.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. IS-GPS-200H.
2. La teoría de la relatividad de Einstein, vital para el GPS, vista en….
3. Efectos relativistas en el sistema de posicionamiento global.
4. LA RELATIVIDAD Y EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL.

Tabla de contenidos (haga clic para ampliar)

Investigaciones recientes sugieren que las luces artificiales interfieren con el sentido de orientación espacial de los insectos. Esto refuta la hipótesis popular de que los insectos confunden las luces con señales de navegación celestes.

La frase «Atraída como una polilla por la llama» deriva del hábito de las polillas (y la mayoría de los otros insectos) de volar hacia cualquier fuente de luz. Todos hemos visto insectos agruparse alrededor de farolas brillantemente iluminadas por la noche y nos preguntamos qué les resulta tan atractivo en la luz.

Los brillantes eliminadores de insectos atraen a los insectos a su resplandor y luego matan a las pobres plagas.

Este fenómeno es bien conocido, pero los científicos sólo pueden ofrecer sus mejores conjeturas sobre por qué sucede. Hubo poca investigación experimental que respaldara las afirmaciones populares, y parecía que este comportamiento seguiría siendo un misterio…

…¡hasta ahora!

En enero de 2024, investigadores del Reino Unido, Estados Unidos y Costa Rica publicaron un estudio innovador en Nature sobre por qué las fuentes de luz atraen y atrapan a los insectos. Desafían las hipótesis populares sobre el fenómeno y sugieren algo completamente nuevo.

Vídeo recomendado para ti:

Hipótesis de por qué los insectos vuelan hacia la luz

La luz es importante para casi todas las formas de vida. Determina cuándo estás despierto o dormido, si puedes producir alimentos (plantas) e incluso proporcionarte nutrientes (vitamina D).

Para los insectos, la luz dicta varios de sus comportamientos. Los científicos utilizan estos comportamientos para explicar el comportamiento aparentemente ilógico del insecto.

Una hipótesis sugiere que los insectos vuelan hacia la luz como mecanismo de escape, de forma similar a como volarían hacia un punto brillante entre un matorral de hojas. Una segunda hipótesis sugirió que el calor de la luz atraía a los insectos, en lugar de la luz misma.

Sin embargo, la hipótesis más popular fue que los insectos confundían la luz con la luna.

Así como usamos la Estrella Polar como guía de navegación, muchos insectos nocturnos usan objetos celestes, como la luna, las estrellas y la Vía Láctea como brújula para ayudarse a navegar en la oscuridad de la noche. Los científicos han propuesto que las luces artificiales, al ser más brillantes que los objetos celestes, confundieron sus sistemas de navegación y los hicieron flotar alrededor de la luz.

Un enjambre de insectos alrededor de una farola. Una hipótesis popular sugiere que los insectos confunden las luces con señales de navegación. (Créditos: variaapigu/Envato Elements)

La mayoría de estas explicaciones tienen pocos datos que las respalden.

Para estudiar el comportamiento del insecto, los investigadores Samuel T. Fabian del Imperial College London y Yash Sondhi de la Universidad Internacional de Florida, junto con sus colegas del Consejo de Intercambio Educativo Internacional de Costa Rica y la Universidad Internacional de Florida, utilizaron la última tecnología de cámara para rastrear el las trayectorias de vuelo de los insectos y crear un modelo 3D de su movimiento.

Los datos que recopilaron sorprendieron incluso a los investigadores. Indicó que todas las hipótesis anteriores eran incorrectas. Mientras los insectos volaban alrededor de la luz, sus trayectorias de vuelo revelaron comportamientos inesperados.

Los insectos usan la luz para orientarse en el espacio

Imagina que eres un pequeño insecto volador. Puedes volar con tus delicadas pero poderosas alas, ya que la gravedad es menos problemática para ti que para un elefante. Sin embargo, además de ser pequeño y (relativamente) liviano, surge el problema de conocer su orientación en el espacio. Junto con la gravedad, estos insectos utilizan señales visuales para determinar en qué dirección está “arriba”.

Durante la mayor parte de la historia de la Tierra, el cielo ha sido más brillante que cualquier objeto del planeta, lo que lo convierte en una señal confiable de dónde está «arriba». Los insectos y muchos otros animales orientan su espalda o sus lados dorsales hacia el cielo mientras vuelan. Este comportamiento se llama respuesta a la luz dorsal.

Los investigadores rastrearon el vuelo de 30 insectos de cuatro especies diferentes: el dardo común (Sympetrum striolatum), las libélulas ambulantes migratorias (Aeshna mixta), la gran ala amarilla (Noctua pronuba) y la polilla del Atlas de Lorquin (Attacus lorquinii).

Los insectos mostraron tres comportamientos de vuelo distintos: orbitaron alrededor de la luz, volaron hacia arriba y sobre la luz en un ascenso empinado (llamado pérdida) y se invirtieron sobre la luz mientras descendían. Durante cada comportamiento, los insectos permanecieron de espaldas a la luz.

Los insectos que vuelan alrededor de una fuente de luz en el campo muestran tres motivos de comportamiento comunes que no se ven en el vuelo normal. (Créditos: Fabian, ST, Sondhi, Y., Allen, PE et al. Por qué los insectos voladores se reúnen con luz artificial. Nat Commun 15, 689 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-44785 -3)

Los investigadores también llevaron a cabo una segunda serie de experimentos para confirmar sus hallazgos.

Crean condiciones de iluminación difusa reflejando la luz hacia abajo o hacia arriba sobre una sábana blanca. Cuando se expusieron a las luces orientadas hacia abajo, los insectos volaron hacia la luz y luego se lanzaron hacia la parte reflejada. Sin embargo, los insectos mantuvieron un camino relativamente estable hacia adelante cuando las luces se reflejaron hacia arriba en el dosel blanco.

Insectos que se mueven hacia arriba con la luz orientada hacia arriba y chocan con la luz orientada hacia abajo (Créditos: Fabian, ST, Sondhi, Y., Allen, PE et al. Why Flying Insects Collect at Artificial Light. Nat Commun 15, 689 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-44785-3)

Realizaron la segunda serie de experimentos con abejas y moscas (insectos que eran demasiado pequeños para capturar el movimiento) y encontraron resultados similares.

Pero ¿qué pasa con la otra hipótesis? ¿Podemos descartarlo por completo o también podrían explicar el comportamiento?

Los patrones de vuelo del estudio dicen que no.

La respuesta de escape no puede explicar el comportamiento porque en lugar de volar directamente hacia la luz, los insectos volaron en ángulo recto con respecto a ella.

La explicación de la fuente de calor falla ya que los investigadores encontraron que los insectos se sentían atraídos por las luces LED, que emiten muy poco calor.

Por último, la popular hipótesis de la navegación celeste también fracasa. Para que la hipótesis de la navegación celeste funcione, los insectos deberían mantener la luz como una fuente constante en su campo visual. Los insectos tendrían que girar en espiral alrededor de la luz mientras estaban de cara a ella, pero los investigadores no observaron esto.

Proponiendo una mejor iluminación para los insectos

El artículo proporciona la primera explicación concreta de por qué los insectos se sienten atraídos por la luz artificial, pero quedan muchas preguntas sin respuesta.

Las polillas de la adelfa y las moscas del vinagre se vieron menos afectadas por las luces artificiales que los otros insectos. Estos insectos deben usar una combinación de sentidos para saber en qué dirección está arriba.

Su trabajo podría resultar importante para las ciudades. En los últimos años, la iluminación artificial y la contaminación lumínica se han convertido en grandes preocupaciones para los ecologistas. La evidencia muestra que las luces artificiales en las ciudades pueden alterar el comportamiento y las poblaciones de insectos, sobre todo en las polillas, el ejemplo de este fenómeno.

Esta nueva evidencia podría conducir a mejores recomendaciones para la iluminación en las ciudades. «Reducir las luces brillantes, sin protección y orientadas hacia arriba mitigará el impacto sobre los insectos voladores durante la noche», señalaron los investigadores.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Fabián, ST, Sondhi, Y., Allen, PE, Theobald, JC y Lin, H.-T. (2024, 30 de enero). Por qué los insectos voladores se reúnen ante la luz artificial. Comunicaciones de la naturaleza. Springer Science y Business Media LLC.
2. Goulard, R., Verbe, A., Vercher, J.-L. y Viollet, S. (mayo de 2018). Papel de la posición de la fuente de luz en el desempeño de estabilización de los sírfidos en caída libre. Cartas de biología. La Sociedad Real.
3. Degen, J., Storms, M., Lee, CB, Jechow, A., Stöckl, AL, Hölker, F.,… Degen, T. (8 de octubre de 2022). Las farolas afectan la orientación de las polillas más allá del comportamiento de vuelo hacia la luz. []. Laboratorio Cold Spring Harbor.

Tabla de contenidos (haga clic para ampliar)

La col rizada y el repollo son la misma planta. Una planta de mostaza silvestre (Brassica oleracea) fue la fuente original de las diversas formas de Brassica que conocemos hoy.

¿Qué tienen en común el brócoli, el repollo, la coliflor, las coles de Bruselas, la col rizada, el colinabo y la col rizada? La respuesta es… ¡su especie! Todas estas hortalizas pertenecen a la misma especie, Brassica oleracea, que evolucionó hasta convertirse en hortalizas diferentes como resultado de miles de años de selección y reproducción artificial por parte de agricultores y fitomejoradores.

El brócoli, el repollo, la coliflor, las coles de Bruselas, la col rizada, el colinabo y la col rizada son de la misma especie (Créditos: usuario32601828/Freepik)

Las Brassicas se originaron en Asia Central y la región mediterránea y son miembros de la familia Brassicaceae, que también incluye la mostaza. Las civilizaciones antiguas experimentaron criando y domesticando las diferentes partes comestibles de esta resistente planta. Aprovecharon el fenómeno de la plasticidad fenotípica, que básicamente significa que plantas con la misma genética pueden desarrollarse en formas muy diversas. Como resultado, se desarrollaron diversas formas de vegetales Brassica de forma independiente y en paralelo para convertirse en formas modernas de repollo (incluido el repollo rizado y el repollo rojo), coliflor, brócoli, brócoli chino, col rizada, coles, coles de Bruselas y colinabo.

Vídeo recomendado para ti:

Las muchas formas de mostaza silvestre

Los diferentes tipos de Brassica surgen de la selección ya sea de las partes vegetativas, como las hojas, brotes o tallos, o de las partes reproductivas, como las flores. Dado que todos son de la misma especie, potencialmente pueden cruzarse.

Órganos vegetativos modificados

• Las plantas con yemas foliares agrandadas se convirtieron en repollo (B. oleracea var. capitata). Las hojas del repollo tienen pecíolos muy cortos y una copa hacia adentro para formar una cabeza.
• Se formaron plantas con muchos cogollos agrandados en las axilas de las hojas. coles de Bruselas (B. oleracea var. gemmifera)
• Las plantas con tallos agrandados justo por encima del suelo se convirtieron en colinabo (B. oleracea var. gongylodes)
• Las plantas de mostaza silvestre que producían más hojas y hojas más grandes evolucionaron hasta convertirse en col rizada y col rizada (B. oleracea var. acephala), así como la col rizada china (Kle china (var. alboglabra). Las hojas de berza tienen hojas lisas que forman una roseta en la punta del tallo, mientras que la col rizada tiene hojas arrugadas que se forman a lo largo de todo el provenir.

La coliflor, el brócoli, las coles de Bruselas, el repollo, el colinabo y la col rizada son todos de la misma especie (Créditos: udaix/Shutterstock)

Órganos reproductivos modificados

Las variaciones en los racimos florales (inflorescencias) llevaron al desarrollo de brócoli (B. oleracea var. italica) y coliflor (B. oleracea variedad botrytis). Ambos tienen grandes cabezas compuestas por botones florales funcionales. coliflor romanesco también pertenece a este grupo. Es un tipo de coliflor (B. oleracea var. botrytis) con patrones geométricos (fractales) simétricos únicos en la cabeza.

Curiosamente, Brassica oleracea también es una planta madre de la colza o canola (B. napus) y de la mostaza etíope (B. carinata).

Selección natural versus selección artificial

Todas estas formas de Brassica oleracea fueron el resultado de la selección artificial realizada por los primeros agricultores y fitomejoradores.

En la selección natural, los organismos desarrollan variantes aleatorias en respuesta a su entorno. Por ejemplo, si hay escasez de agua, puede desarrollarse una variante que se adapte mejor a crecer con menos agua. Esto lo hace más adecuado para prosperar en el medio ambiente, mientras que las otras no variantes pueden desaparecer. Ahora, esta variante tolerante a la sequía comienza a reproducirse y, a lo largo de varias generaciones, se establece una nueva variedad de la especie. Este proceso, sin embargo, es muy lento y puede tardar decenas de miles de años.

La selección artificial funciona de manera muy similar, excepto que es facilitada por los humanos y puede ocurrir más rápidamente. Para ello, se necesita un agricultor o un fitomejorador observador e innovador. Mientras caminan por su campo, pueden notar una variante rara o única de una planta. Esto podría ser algo así como una textura diferente de las hojas, cogollos muy grandes o frutas con diferentes sabores. Luego, el agricultor o criador puede cosechar las semillas de esta planta y hacerlas crecer para seleccionar nuevamente esos rasgos únicos. Repetirán esto durante algunas generaciones hasta que el rasgo sea consistente y esté bien caracterizado. ¡Así nace una nueva variedad!

Coliflor romanesco (Créditos: CarveBit/Freepik)

La diferencia entre selección natural y selección artificial es que la nueva variedad que surge de la selección natural es más adecuada para sobrevivir en el medio ambiente. Por otro lado, la variedad obtenida mediante selección artificial ahora tiene una característica, como un fruto único, mayor rendimiento o mejor sabor, que el agricultor considera económicamente viable.

La selección natural también lleva mucho más tiempo. La selección artificial sólo tarda entre 10 y 20 años (más tiempo para árboles perennes, menos tiempo para plantas anuales) porque la selección deseada se realiza de forma sistemática y agresiva.

Variedades más nuevas de Brassica Oleracea

Los agricultores, criadores y científicos todavía están identificando y desarrollando nuevas variedades de Brassica oleracea. Dado que todas las variedades anteriores pertenecen a la misma especie, pueden cruzarse para desarrollar nuevas variedades.

Un ejemplo de ello es el broccolini, un híbrido de brócoli y brócoli chino (gai lan), en el que se consumen los tiernos capullos de flores en tallos largos y delgados, en lugar de la gran cabeza de la flor.

Caulini es una variedad más nueva de coliflor con tallos tiernos y se consume popularmente cuando los botones florales están tiernos, al igual que el broccolini.

Conclusión

Brassica oleracea es una especie que se presenta en diversas formas, cada una con su propia morfología, sabor y uso culinario únicos. La especie se ha desarrollado y diversificado durante miles de años mediante la selección artificial realizada por los primeros agricultores, ¡pero su trabajo de desarrollar nuevas variedades de Brassica oleracea continúa hasta el día de hoy!

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Wang, Y., Ji, J., Fang, Z., Yang, L., Zhuang, M., Zhang, Y. y Lv, H. (24 de agosto de 2022). BoGDB: una base de datos genómica integradora de Brassica oleracea L. Frontiers in Plant Science. Fronteras Media SA.
2. Saban, JM, Romero, AJ, Ezard, THG y Chapman, MA (22 de febrero de 2023). Hibridación extensiva entre cultivos y especies silvestres durante la evolución y selección de Brassica durante la domesticación y diversificación de los cultivos de Brassica. (A. Sweigart, Ed.), Genética. Prensa de la Universidad de Oxford (OUP).
3. Treccarichi, S., Ben Ammar, H., Amari, M., Cali, R., Tribulato, A. y Branca, F. (2023, 15 de enero). Marcadores moleculares para detectar el tamaño de la inflorescencia de cultivos de Brassica oleracea L. y especies complejas de B. oleracea (n = 9) Útiles para el mejoramiento genético de brócoli (B. oleracea var. italica) y coliflor (B. oleracea var. botrytis). Plantas. MDPI AG.
4. Brassicas » Jardín Botánico de Nueva York.
5. Brassica oleracea (Brócoli, Coles de Bruselas, Colinabo, Mar….
6. Delahaut, K. A., Newenhouse, AC (1997). Cultivo de brócoli, coliflor, repollo y otros cultivos de col en Wisconsin: una guía para productores de productos frescos. Estados Unidos: Universidad de Wisconsin–Extensión, Extensión Cooperativa.

Tabla de contenidos (haga clic para ampliar)

Las flores de hortensias son como el papel tornasol de la naturaleza. Cambian de color en presencia de suelo ácido o alcalino, así como en presencia de iones de aluminio. Los jardineros utilizan este conocimiento para cambiar el color de sus flores de hortensias según sus preferencias personales o del mercado.

Las hortensias normalmente vienen con flores rojas o azules, pero también se pueden encontrar en todos los tonos intermedios. Las flores esféricas grandes y vistosas tienen una propiedad única: pueden leer y reaccionar ante el pH del suelo.

Hay otras especies de hortensias, pero el rasgo de cambio de color es exclusivo de Hydrangea macrophylla.

Los jardineros y paisajistas utilizan este conocimiento para agregar productos químicos, e incluso algunas recetas caseras, al suelo para cambiar el color según sus preferencias.

Las hortensias pueden ser rojas o azules, dependiendo del pH del suelo y la presencia de iones de aluminio (Créditos: Alya_Ro/Shutterstock)
Hydrangea macrophylla (familia Hydrangeaceae) es un arbusto con flores originario de Japón. Estas plantas se utilizan ampliamente para paisajismo y jardines domésticos. Aunque las hortensias son conocidas por sus grandes y coloridas flores, estas no son flores reales. En realidad, son hojas modificadas de colores llamadas sépalos, mientras que las flores verdaderas son pequeñas y discretas.

Vídeo recomendado para ti:

¿Qué causa este cambio de color?

Las flores de hortensia actúan como papel tornasol, que se vuelve rojo en presencia de ácidos y azul en presencia de bases. Del mismo modo, los sépalos de las hortensias también cambian de color dependiendo del pH del suelo.

Cuando el pH es ácido (pH 7), las flores se vuelven rojas.

El ingrediente clave aquí son los iones de aluminio. El pH del suelo ayuda a que los iones de aluminio se muevan por todo el suelo, y son estos iones los responsables del cambio en el color de la floración.

Incluso la misma planta puede tener flores de diferentes colores si las raíces se extienden por un suelo con un pH variable.

El ingrediente clave aquí son los iones de aluminio

El aluminio forma aproximadamente el 8% de la corteza terrestre y es un componente importante de las partículas inorgánicas del suelo. Sin embargo, no basta con tener aluminio en el suelo. El suelo también debe ser lo suficientemente ácido para que la planta pueda absorber los iones de aluminio.

Una misma planta puede tener flores de diferentes colores si las raíces se extienden sobre un suelo con diferente pH (Créditos: tawatchai07/Freepik)

El suelo puede ser naturalmente ácido debido a la lixiviación de la capa superior del suelo, junto con el agua de lluvia, la presencia de materia orgánica en descomposición o debido a la nitrificación del amonio por el exceso de fertilizante.

Cuando los iones de aluminio están presentes en suelos ácidos, pueden moverse más libremente. En particular, las raíces de hortensias también exudan ácido cítrico. Los iones de aluminio se mueven hacia las raíces y forman un complejo con iones citrato que luego es absorbido por la planta. Este complejo de citrato-aluminio finalmente llega a los sépalos, donde reaccionan con los pigmentos y los vuelven azules.

Por lo tanto, para que las flores sean azules, necesitamos que el suelo tenga iones de aluminio y que el suelo sea ácido. El pH del suelo facilita el movimiento de los iones de aluminio, pero son estos iones los que realmente provocan el cambio de color.

Si el suelo no es ácido, o si no hay suficiente aluminio, agregar sulfato de aluminio al suelo puede hacer que las flores se vuelvan azules porque agrega iones de aluminio y vuelve ácido el suelo. Sin embargo, el exceso de iones de aluminio puede matar la planta.

Cuando estos mismos iones de aluminio están presentes en un suelo neutro a básico (el suelo puede ser alcalino debido a la presencia de ciertos minerales, como calcio y magnesio), se combinan con iones de hidróxido para formar hidróxido de aluminio, que no puede moverse. Esto significa que la planta no podrá absorber el aluminio, por lo que los sépalos conservarán su color rojizo.

Agregar hidróxido de calcio al suelo puede cambiar el color de las flores a rosa rojizo, ya que el hidróxido de calcio agrega iones de hidróxido, que se unen al aluminio.

Este efecto de cambio de color, sin embargo, no es instantáneo. Se necesitan 1 o 2 temporadas de crecimiento para observar el cambio de color.

Las flores se vuelven rojas cuando el suelo es alcalino y no hay iones de aluminio disponibles. (Créditos: usuario28176656/Freepik)

Los jardineros añaden productos químicos al suelo para manipular el pH. Por ejemplo, los jardineros domésticos utilizan varias recetas caseras para manipular el pH, que incluyen “verter vinagre o jugo de limón en la tierra; cubrir la planta con posos de café, cáscaras de cítricos o agujas de pino; o enterrar clavos oxidados, latas viejas o monedas de cobre junto al arbusto”.

Rociar las flores con una solución de iones de aluminio en citrato tamponado también puede cambiar su color.

¿Qué hay detrás de este cambio de color?

El pigmento vegetal que da a las flores de hortensia su color rojo es una antocianina llamada delfinidina-3-glucósido. Los iones de aluminio se adhieren a este pigmento y cambian su color a azul. El mecanismo bioquímico exacto por el cual se produce el cambio de color sigue siendo objeto de investigación.

Cantidades mayores de delfinidin-3-glucósido en los sépalos, junto con cantidades mayores de iones de aluminio, dan como resultado un color azul más intenso. Los sépalos pueden tener hasta 700 microgramos de delfinidina-3-glucósido por gramo de sépalo fresco. También hay otros copigmentos presentes en los sépalos que dan como resultado una gama de colores, desde el azul hasta el morado y el rojo.

Las flores se vuelven azules cuando el suelo es ácido y hay iones de aluminio disponibles (Créditos: wirestock/Freepik)

Conclusión

Las flores de hortensias son como el papel tornasol de la naturaleza. Cambian de color en presencia de suelo ácido o alcalino, en combinación con la presencia de iones de aluminio. Los jardineros utilizan este conocimiento para cambiar el color de sus flores de hortensias según sus preferencias o las demandas de los mercados de flores locales.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Schreiber, H. (2014). Guías curiosas de química sobre los colores de las hortensias. Científico americano. Sigma Xi.
2. YOSHIDA, K., OYAMA, K.-. ichi., & KONDO, T. (2021, 10 de febrero). Conocimiento de los mecanismos químicos del desarrollo y variación del color del sépalo en las hortensias. Actas de la Academia de Japón, Serie B. Academia de Japón.
3. Schreiber, HD, Jones, AH, Lariviere, CM, Mayhew, KM y Cain, JB (2011, 17 de mayo). Papel del aluminio en los cambios de color de rojo a azul en los sépalos de Hydrangea macrophylla. Biometales. Springer Science y Business Media LLC.
4. Cómo cambiar el color de las hortensias – Centro del condado de Wayne.