Desarrollo del crecimiento

¿Cómo ahorran las semillas para un día lluvioso?

Tiempo lo es todo. Para las semillas es una cuestión de vida o muerte.
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Imagina que eres una semilla en el suelo: ¿querrías germinar tan pronto como sientas algo de agua en los alrededores? Algunos podrían pensar: “¡Claro! ¡Quiero germinar y empezar a crecer lo antes posible!” Sin embargo, esa agua que sientes podría provenir de una lluvia esporádica y aislada en medio de la estación seca. Eso podría significar que terminas creciendo en un ambiente bastante duro con pocas posibilidades de supervivencia. Esa posibilidad podría hacerte pensar que es mejor esperar. Entonces, permaneces en el suelo esperando la estación de las lluvias, y el suelo está lleno de agua. Aún así, te das cuenta de que una de esas plantas aventureras que germinaron antes sobrevivió y ahora te está siguiendo. Esperaste todo ese tiempo para nada.

Esta simple decisión ¬–germinar o no germinar– puede parecer trivial para la mayoría de las personas. Para las plantas, es una cuestión de vida o muerte. Y si eso no fuera lo suficientemente estresante, imagina que vives en un entorno donde el agua no está disponible durante todo el año, como en bosques estacionales y sabanas. En estos ecosistemas, las precipitaciones se concentran en una sola parte del año. Bajo este escenario, se podría pensar que las plantas siempre querrían jugar a lo seguro y mantener sus semillas con ellas hasta que comience la temporada de lluvias. Pero si has visitado uno de estos lugares en los trópicos o has caminado por tu ciudad durante el verano, es posible que hayas visto algunas plantas produciendo frutos o liberando sus semillas, lo que implica que sus semillas se están dispersando en una estación que no es la ideal para su germinación. .

Un paisaje típico de sabana en la Estación Ecológica de Itirapina (Brasil). Foto de Diego F. Escobar.

Cómo las plantas lidian con la estacionalidad y equilibran los riesgos asociados con la germinación es una pregunta que ha despertado el interés de muchos investigadores, entre ellos Dr. Diego F. Escobar. Ha estudiado germinación desde que era estudiante de Biología en la Universidad del Valle (Colombia). En una entrevista con Botany One, compartió que su interés en la estacionalidad comenzó después de leer un estudio seminal por la Dra. Nancy C. Garwood. El documento exploró los mecanismos detrás del tiempo de germinación en un bosque estacional en Panamá y destacó que latencia de semillas fue fundamental para lograrlo. La latencia es una propiedad innata de las semillas que bloquea la germinación en condiciones favorables hasta que se cumplan algunos requisitos previos. Puede tomar muchas formas: desde cubiertas impermeables que impiden la absorción de agua hasta un desequilibrio de sustancias que impide el desarrollo y crecimiento del embrión. Curioso por probar si la latencia era igualmente crucial en otros ecosistemas estacionales, Escobar llevó sus intereses a su doctorado en la Universidade Estadual Paulista (Brasil), donde conocería Dra Patricia Morellato, también intrigado por el artículo de Garwood y ansioso por ver si los mismos mecanismos operaban en los ecosistemas estacionales brasileños. Al final, llevaron su investigación al Cerrado, la sabana más grande de América del Sur.

El primer capítulo de la tesis de Escobar exploró las relaciones entre la latencia de las semillas y la temporada de dispersión, encontrando resultados similares a los de Garwood en Panamá: las semillas dispersadas durante la estación seca tendían a estar latentes, mientras que los que se dispersaron durante la temporada de lluvias no lo fueron. Sin embargo, hay muchos tipos de sabanas en el Cerrado. Algunos son la típica sabana abierta dominada por pastos, y otros tienen un dosel de árboles cerrado. ¿Podría encontrarse el mismo patrón en estas diferentes vegetaciones? Esta pregunta fue explorada en el siguiente estudio por los autores, donde compararon las características de semilla y germinación en especies de sabanas abiertas y cerradas. Aunque se esperaban diferencias entre estos tipos de vegetación debido a sus microclimas contrastantes, la proporción de especies latentes en cada sabana fue estadísticamente la misma. Por lo tanto, la latencia de las semillas parece ser un mecanismo vital en los ecosistemas estacionales, sin importar las condiciones locales. Si bien estos resultados son bastante emocionantes, plantearon una pregunta simple pero convincente: ¿qué sucede en las especies con semillas no latentes? Al final, las especies que producen semillas latentes eran tan abundantes como las que no las tenían. ¿Están condenados a una vida llena de riesgos por germinar en la estación seca? Claro, es posible que dispersen su semilla justo antes de que comience la temporada de lluvias, pero ¿eso es todo lo que pueden hacer? Todas estas preguntas llevaron al tercer capítulo de la tesis doctoral de Diego, que se publicó recientemente en Oikos.

Los autores evaluaron la ecología de dispersión y el comportamiento de germinación de 82 especies de Cerrado, centrándose en 1) la estación y el síndrome de dispersión, 2) la presencia de latencia de semillas y 3) los requisitos de temperatura para la germinación. Cada una de estas características representa diferentes formas en que las plantas pueden controlar cuándo germinar y equilibrar los riesgos. Ya hemos comentado que la latencia es una forma de asegurar la germinación en los momentos más adecuados. La temporada de dispersión es bastante lógica: ¡no hay riesgo de que sus semillas germinen durante la estación seca si las suelta durante la estación lluviosa! Por otro lado, los requisitos de germinación establecen las condiciones ambientales donde las semillas pueden germinar. Entonces, si las semillas han evolucionado para germinar en un rango de temperatura estrecho, la germinación estará restringida a la parte del año donde ocurren estas temperaturas. Por el contrario, si la germinación ocurre bajo una amplia gama de condiciones, las semillas pueden germinar casi en cualquier momento.

Cápsula de semilla de Kielmeyera coriacea que parece casi una polilla marrón en el extremo de una ramita.
Una cápsula abierta de Kielmeyera coriacea Mercado. (Calophyllanceae) una especie con semillas anemócoras (dispersadas por el viento). Foto por Diego F. Escobar

Ahora bien, para entender la relación entre el síndrome de dispersión –el medio empleado para transportar semillas de un lugar a otro– y el riesgo, nos volveremos a imaginar como semillas. ¿Le gustaría estar disperso el mayor tiempo posible de su planta madre, o le gustaría permanecer cerca de ellos? Ambas alternativas son tentadoras. Si te quedas cerca de tu planta madre, puedes estar seguro de que estás en un lugar ideal para su crecimiento. ¡Al final, tu planta madre llegó allí y pudo prosperar y tenerte! En ese escenario, estaría seguro y no necesitaría ninguna estructura o asistencia particular para su dispersión; solo necesitas caer al suelo. Sin embargo, ¿y si hubiera mejores lugares para cultivar lejos de tu planta madre? Es posible que desee correr el riesgo y desarrollar algunas estructuras para que el viento las disperse o atraer a algunos animales que podrían transportarlo. Pero, podrías llegar a ese lugar distante y encontrarte en un lugar duro para vivir.

Curiosamente, Escobar y sus colegas muestran que los requisitos de la temporada de dispersión, la latencia y la temperatura se pueden combinar para producir diferentes estrategias que restringen la germinación a la temporada de lluvias. Se identificaron tres combinaciones principales, incluidas las dos descritas en sus estudios previos: dispersión de semillas latentes durante la estación seca y liberación de semillas no latentes durante la estación lluviosa. La tercera estrategia se basó en la asociación entre la época de dispersión y las temperaturas de germinación. Descubrieron que la temporada de dispersión de semillas y los requisitos de germinación de temperatura estaban altamente correlacionados, por lo que las especies dispersadas durante la estación seca requerían temperaturas más cálidas para germinar. En otras palabras, es poco probable que las semillas dispersadas durante la estación seca germinen de inmediato porque las temperaturas típicas de esta estación estuvieron por debajo del rango de temperatura de la especie. El aspecto más fascinante de este resultado es que la relación entre la temporada de dispersión y los requisitos de temperatura fue independiente de la latencia de las semillas. ¡Entonces, esta investigación muestra que la latencia de las semillas no es un requisito previo para evitar la germinación durante la estación seca!

Por otro lado, los autores también encontraron que el síndrome de dispersión se asoció significativamente con la latencia de las semillas y la sincronía de germinación. Por ejemplo, las especies autócoras –aquellas que no tienen medios especializados para la dispersión– tendían a producir semillas latentes con germinación asincrónica. Sin embargo, aquellos con semillas dispersadas por animales o por el viento generalmente no están latentes y germinan sincrónicamente. Estas combinaciones contrastantes ilustran cómo la evolución de las plantas parece equilibrar los riesgos. Para las especies de autocoros, la latencia de las semillas asegura que la germinación se produzca en las condiciones más ideales. Por otro lado, dado que se espera que todas las semillas producidas por una de estas plantas se acumulen debajo de ella, la germinación asíncrona reduce la competencia entre plántulas hermanas. Como resultado, esta combinación evita ese escenario fatal donde una semilla germina y otra plántula impide su crecimiento. La misma lógica para equilibrar los riesgos se aplica a las semillas dispersadas por animales o el viento. Como se mencionó anteriormente, existía la probabilidad de que las semillas que viajaban lejos de la planta madre nunca alcanzaran un lugar ideal para su crecimiento. Entonces, si llegan a un sitio con condiciones ideales para la germinación, ¡uno esperaría que germinen de inmediato!

En conjunto, la investigación llevada a cabo por Escobar y sus colegas ha brindado información fascinante sobre cómo las plantas del Cerrado brasileño lidian con la estacionalidad y los riesgos relacionados con la germinación. Cabe destacar que esta investigación ilustra claramente que –en palabras del propio Escobar– “uno simplemente no puede asumir que la inactividad es el único mecanismo para lograr esto!”. Como se indica en su artículo, “el valor adaptativo de cada rasgo individual solo puede entenderse teniendo en cuenta otros rasgos“. Si bien este patrón debe mantenerse en otros ecosistemas estacionales, Escobar confesó que tiene curiosidad por saber qué sucede en ecosistemas más húmedos, como las selvas tropicales. Con suerte, los futuros ecologistas de semillas verán la investigación de Escobar y estarán interesados en probar estas ideas en los ecosistemas de su preferencia, tal como él se inspiró en las ideas de Garwood en el pasado.

ARTÍCULO ORIGINAL

Escobar, DF, Rubio de Casas, R., & Morellato, LPC (2021). Muchos caminos hacia el éxito: diferentes combinaciones de rasgos de historia de vida brindan un tiempo de germinación preciso en ambientes estacionalmente secos. Oikos, 130(11), 1865-1879. https://doi.org/10.1111/oik.08522


Carlos A. Ordóñez Parra (él/ella) es un colombiano MSc. Estudiante del Programa de Biología Vegetal de la Universidade Federal de Minas Gerais (Brasil). Además de su investigación en ecología funcional de semillas, está interesado en la comunicación científica y ha escrito para Pesquisa Javeriana y Revista Javeriana en su antigua universidad en Colombia, y Semanal de Investigación en Ciencias de las Plantas – el resumen semanal publicado por Plantae.org. Síguelo en Twitter @caordonezparra.

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