• Domingo, agosto 19, 2018

Estudian la arquitectura hidráulica de las plantas para conocer posibles impactos del cambio climático

Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/028/18
Ciudad de México, 2 de febrero de 2018

  • Estos organismos tienen un sistema de circulación que permite el ingreso del agua por las raíces y su salida por los estomas hacia la atmósfera, por lo que entre más alta sea la temperatura ambiente mayor será la pérdida de agua por las hojas, lo que lleva a un aumento en la tensión de la savia, entre otros efectos.
Las plantas cuentan con un sistema hidráulico vital para su supervivencia, el biólogo Guillermo Angeles Alvarez, del Instituto de Ecología, dedica parte de su investigación a estudiar esta arquitectura para identificar las especies que podrán adaptarse a los cambios climáticos o diseñar estrategias para disminuir la propagación de las plantas parásitas.
Las plantas cuentan con un sistema hidráulico vital para su supervivencia, el biólogo Guillermo Angeles Alvarez, del Instituto de Ecología, dedica parte de su investigación a estudiar esta arquitectura para identificar las especies que podrán adaptarse a los cambios climáticos o diseñar estrategias para disminuir la propagación de las plantas parásitas.
Foto: Shutterstock.
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Las plantas necesitan agua en sus tejidos para mantenerse en pie, realizar la fotosíntesis y renovar sus tejidos, y el sistema vascular, similar a un entramado de conductos, es el encargado de llevar el agua desde la raíz hasta las hojas y luego liberarla hacia la atmósfera. Guillermo Angeles Alvarez, del Instituto de Ecología (Inecol), estudia la arquitectura hidráulica de las plantas para obtener información, por ejemplo, de cuáles especies podrán adaptarse a los cambios climáticos o cómo disminuir la propagación de las plantas parásitas.

Estos seres vivos fotosintéticos tienen un sistema de circulación abierto que, como se señala, permite el ingreso del agua por las raíces y su salida por los estomas hacia la atmósfera, por lo que entre más alta sea la temperatura ambiente mayor será la pérdida de agua por las hojas, lo que lleva a un aumento en la tensión de la savia y al incremento de embolismos —invasión de aire de los tejidos vegetales por donde circula el agua—, explicó en entrevista el integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).

El tejido responsable de transportar agua en las plantas se conoce como xilema secundario, y el 90% del agua que se transporta desde la raíz hasta las hojas y posteriormente a la atmósfera se pierde por la transpiración y sólo el 10% lo aprovechan las plantas para formar nuevos tejidos.

Para estudiar la estructura hidráulica de las plantas es necesario utilizar el microscopio para visualizar el sistema de vasos, que son las células que conforman el xilema secundario. “Hacemos cortes histológicos delgados que posteriormente teñimos con un colorante específico para la celulosa o la lignina (componentes básicos de las paredes celulares de las plantas) y observamos la muestra, lo que nos da una fotografía del estado general de los tejidos en la planta”, describió Angeles Avarez sobre el proceso de análisis.

Otro aspecto para tomar en cuenta, de acuerdo con el investigador que entre sus líneas de investigación estudia la estructura funcional de plantas tropicales, es la anatomía de plantas leñosas y la eco-fisiología de plantas parásitas, es el tiempo que el agua se queda retenida en una planta y esto depende la fotosíntesis, proceso por el cual se forman la celulosa y la lignina.

Y para hacer un comparativo de la eficiencia de los conductos de diferentes plantas, el especialista y su equipo de trabajo miden la velocidad a la que pasa cierto volumen de agua a través de un tallo, para lo que se requiere el uso de balanzas que puedan registrar fracciones de miligramo de peso de agua que cruza en determinado tiempo y en respuesta a diferentes presiones.

Plantas parásitas
Un tema relacionado con la arquitectura hidráulica se refiere a qué tan rápido puede una planta perder agua sin que se llenen sus conductos de aire, lo cual tiene relación con el diámetro de los vasos de las plantas, ya que entre mayor es la transpiración las posibilidades de que los vasos se llenen de aire aumentan. Una forma de que el aire llegue a los vasos es por el congelamiento del agua, que al descongelarse permite la formación de burbujas de aire dentro de los conductos vegetales, lo que los vuelve no funcionales.

Así, uno de los principales problemas que tienen las plantas es poder rellenar los espacios que quedan inutilizados por la invasión de aire en los tejidos (embolismos). En las plantas herbáceas ocurre un fenómeno que se llama presión de raíces, en el cual siguen absorbiendo agua durante la noche —cuando ya no hay salida de agua a través de estomas—, lo que representa una acumulación positiva de agua. Sobre esto, Guillermo Angeles Alvarez apuntó: “Los vasos que durante el día se llenaron de aire se rellenan de agua en la noche y quedan listos para seguir funcionando”.

Las plantas parásitas —que necesitan de otra planta para su desarrollo— ven limitada su distribución en las regiones elevadas del mundo por las bajas temperaturas que congelan la savia. Al descongelarse este fluido queda lleno de burbujas de aire provocando el marchitamiento. Este proceso se ve impactado con el aumento de las temperaturas medias anuales, las temperaturas de congelamiento ocurren cada vez con menor frecuencia, lo que permite a las plantas parásitas sobrevivir a elevaciones mayores, donde antes no lo podían hacer.

El doctor por el Colegio de Ciencia Ambiental de la Universidad Estatal de Nueva York ha trabajado en entender el proceso por el cual las plantas parásitas extraen agua de los árboles a los que invaden. Además, como este tipo de plantas dependen de su hospedera para vivir, ya que no forman raíces, el investigador llegó a la conclusión de que una manera de controlar la invasión de estas plantas era bloquear el paso del agua del hospedero a su huésped.

Este bloqueo fue posible gracias a la identificación de hormonas vegetales que pueden cerrar el paso del agua desde la planta hospedera a los tejidos vegetales de la planta parásita. “Determinamos la cantidad y la concentración necesaria para que, al aplicar la composición de hormonas, las plantas parásitas se marchiten sin dañar a la planta hospedera”.

Esta composición de hormonas en forma de pasta facilita el control de la planta parásita (en específico del muérdago), y ante el problema de cómo aplicar las cápsulas con la pasta, utilizamos un sistema parecido al gotcha, de esta manera fue posible alcanzar las ramas de plantas parásitas a 20 o 25 metros de altura, comentó en científico.

Producto de la determinación de la concentración de hormonas capaces de controlar la propagación del muérdago, Angeles Alvarez y sus colaboradores obtuvieron con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, patentes para su producto en Estados Unidos, China, Nueva Zelanda y Australia. La patente en México se encuentra en trámite desde 2012.

Noemí Rodríguez González.

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