Las plantas crecen en el suelo. Como la mayoría de las declaraciones simples sobre las plantas, esto es incorrecto. Algunas plantas, las epífitas, pueden crecer sobre otras plantas. Los musgos son un ejemplo obvio, pero otro serían los helechos. Las Aspleniaceae son una familia de helechos que tiene miembros que pueden crecer en el suelo o como epífitas. No ha quedado claro cómo una especie puede pasar de una forma de vida a otra, pero el descubrimiento de una hemiepífita podría ser un puente entre los dos modos.

Jacob Watts, coautor del artículo himenasplenio voluble: documentación de sus gametofitos y primer registro de una hemiepífita en las Aspleniaceae, y estudiante de segundo año, explicó qué es una hemiepífita. “La definición de hemiepífita es una planta que vive la mitad de su ciclo de vida sobre otra planta, generalmente la corteza de un árbol, y la otra mitad de su ciclo de vida enraizada en el suelo. Los helechos hemiepífitos comienzan como epífitos, en la parte baja del tronco de un árbol. Luego crecen una raíz singular hasta el suelo. Cuando la raíz llega al suelo, la planta se arraiga terrestremente, pero continúa creciendo en el árbol como una vid hasta que madura”.

Cada hábitat tiene diferentes demandas. Watts dijo que es la diferencia en los desafíos entre dos formas lo que hace que las hemiepífitas sean tan interesantes de estudiar. “Si una planta terrestre fuera arrancada de raíz y atada al costado de un árbol, no sobreviviría por mucho tiempo. Asimismo, si una epífita fuera arrancada de la corteza de un árbol y plantada en el suelo, tampoco sería muy feliz. Estos dos hábitats tienen condiciones abióticas (no vivas) inherentemente diferentes a las que se adaptan especialmente especies de plantas específicas. Casi no hay casos reportados de plantas que puedan sobrevivir tanto en el hábitat epífito como en el hábitat terrestre. En otras palabras, se necesita una planta muy especial para vivir en ambos hábitats en una sola vida. Las hemiepífitas son una excepción interesante a la regla de que las plantas están especialmente adaptadas para sobrevivir en un tipo de hábitat específico”.

Watts señaló que la diferencia entre los dos hábitats significa que la misma planta debe sentirse cómoda lidiando tanto con la pobreza como con el exceso de nutrientes. “La corteza de un árbol tiene menor disponibilidad de agua que el suelo porque el suelo puede almacenar agua durante semanas después de la lluvia, mientras que la corteza de un árbol se seca completamente unas pocas horas después de la lluvia. Por lo tanto, una hemiepífita debe ser tolerante a la sequía, pero también debe poder utilizar la abundante agua almacenada en el suelo de la selva tropical. De manera similar, con la disponibilidad de nutrientes, la corteza de un árbol tiene muchos menos nutrientes esenciales que todas las plantas necesitan para sobrevivir que el suelo. Entonces, cuando una hemiepífita se encuentra en su etapa epífita, debe ser eficiente en la absorción de nutrientes, pero cuando sus raíces llegan al suelo, puede extraer nutrientes del suelo a sus hojas por el tronco”.

“En general, más arriba en el dosel del bosque, las condiciones ambientales son más brillantes, más cálidas y menos húmedas, todo lo cual puede ser estresante para las plantas. Estas duras condiciones limitan la dispersión de plantas al suelo de la selva tropical, lo que no permite que la mayoría de las especies de plantas ocupen el vasto nicho de espacio disponible en el dosel de la selva tropical”.

Si bien un helecho que puede vivir como hemiepífita bien podría tener las ventajas de extraerse de dos hábitats, también presenta desafíos. Watts dijo que hay menos de 15 especies hemiepífitas conocidas de las 10,000 especies de helechos conocidas en el mundo. “Solo pueden germinar dentro del primer metro y medio por encima del suelo en el costado de un árbol en una selva tropical, porque sus raíces deben poder alcanzar el suelo antes de que la planta esté demasiado estresada por las condiciones más duras en la epífita. hábitat. Debido a su baja diversidad y hábitat altamente específico, se ha planteado la hipótesis de que las hemiepífitas no son evolutivamente estables y, en cambio, simplemente actúan como especies puente entre dos hábitats. Se protege a las hemiepífitas de tener que sobrevivir todo su ciclo de vida como epífitas, pero también se les permite acumular adaptaciones al nicho epífito para que sus ancestros puedan sobrevivir completamente en el dosel, desconectados del suelo”.

El gusanillo de la caza de hemiepífitas golpeó a Watts casi de inmediato a su llegada a la universidad. “Como estudiante de primer año de pregrado en la Universidad de Colgate fascinada por las plantas, me uní al laboratorio de helechos del profesor Eddie Watkins, donde tuve la libertad de realizar mis propios experimentos y explorar la ecología y fisiología de los helechos. El profesor Watkins y yo viajamos juntos a Costa Rica para recolectar esporas de helecho a principios del primer verano que trabajé para él. El viaje fue un viaje relámpago de dos semanas a todos los biomas de Costa Rica. La selva tropical me dejó sin aliento. Me enganché a las plantas tropicales de inmediato. Nuestro objetivo era recolectar esporas de tantas especies de helechos como fuera posible. Manejamos un auto alquilado de una estación de investigación a otra, recolectando helechos todo el día y preparando “bolsas de esporas” toda la noche. Cuando fui a Costa Rica, no conocía ni una sola especie de helecho. Cuando me fui dos semanas después, pude nombrar de 30 a 40 géneros y algunas especies comunes. La diversidad que vimos fue asombrosa y hermosa”.

“Un día, estábamos deambulando por el sendero en la Estación Biológica Las Cruces en busca de nuevos helechos para nuestra colección de esporas cuando nos encontramos con un valle de río húmedo que contenía un helecho muy inusual. Este helecho tenía las características taxonómicas de himenasplenio voluble, pero Eddie estaba confundido, porque exhibía un hábito de crecimiento interesante, uno que no se había informado previamente para esta especie. Anteriormente, la gente había pensado H. voluble ser una epífita, explicó Eddie. Y resultó que documentamos su hábito de crecimiento y descubrimos que era una hemiepífita, la primera conocida en una gran familia de helechos”.

“La prisa de este descubrimiento inicial y sus implicaciones me han mantenido interesado en las hemiepífitas durante más de un año. He leído innumerables artículos científicos sobre la ecología de las hemiepífitas y he revisado libros sobre plantas epífitas en busca de toda la información que se conoce sobre las hemiepífitas para ayudar a escribir el artículo que documenta esta nueva especie de hemiepífitas”.

También me interesan las epífitas por su asombrosa capacidad para sobrevivir en el riguroso nicho epífito. Los helechos epífitos son especialmente interesantes, ya que generalmente se considera que se limitan a ambientes húmedos y oscuros, aunque constituyen uno de los linajes más diversos del dosel de la selva tropical. Mi investigación se ha centrado en los organismos excepcionales que exhiben una plasticidad fenotípica extrema (organismos que pueden sobrevivir tanto en el nicho epífito como en el terrestre). Un número limitado de helechos puede ocupar ambos nichos debido a sus diferencias inherentes. El profesor Watkins y yo creemos que son las excepciones las que nos pueden decir algo significativo sobre cómo evolucionaron las epífitas a partir de las especies terrestres.

Encontrar un helecho en la selva tropical de Costa Rica no es tan difícil. Encontrar el helecho correcto en la etapa correcta de su ciclo de vida es un asunto muy diferente. “Los helechos generalmente no se encuentran en las partes más inaccesibles del bosque”, dijo Watts, “pero sus gametofitos pequeños e independientes (la etapa sexual del ciclo de vida del helecho) suelen ser muy difíciles de encontrar. Se necesita ponerse de rodillas y usar una lupa para verlos. He metido la cara en muchos montones de tierra y grietas de raíces para tratar de encontrar gametofitos de helecho”.

“El trabajo de campo puede ser difícil, pero me resulta muy agradable pasar un día en el bosque, recolectando y midiendo plantas. Los días son largos, calurosos y húmedos. Los insectos y serpientes en la selva tropical pueden ser un peligro, pero las hermosas plantas y pensar en cómo interactúan esas plantas con su entorno hace que todo valga la pena. Nunca me he arrepentido de un día de trabajo de campo”.

No fue solo el estado del helecho lo que le dijo a Watts que había encontrado algo especial. También observó un cambio en el comportamiento de uno de sus compañeros. “Me di cuenta de que este fue un gran descubrimiento cuando Eddie siguió caminando frenéticamente con su cámara de alta potencia hablando rápido sobre lo inusual que se veía este helecho”.

Continuaron encontrando más plantas juveniles que crecían como epífitas y plantas maduras que estaban conectadas al suelo a través de una raíz larga y delgada desde la base del rizoma hasta la tierra. “Corrimos de regreso al laboratorio”, dijo Watts, “para tomar más fotografías de cada etapa del ciclo de vida del helecho bajo el microscopio y presionamos la planta como referencia para futuros investigadores. También llamamos a Robbin Moran, coautor del artículo y uno de los expertos mundiales en helechos centroamericanos, y le preguntamos sobre la planta. Se sorprendió de que encontráramos esa planta en Las Cruces porque había estado buscando ese helecho durante diez años”.

Ver el mismo helecho en diferentes etapas mostró cómo la planta creció hasta el suelo y no hacia arriba. Esto significaba que no podía ser una especie trepadora de raíces. “Las trepadoras de raíces (y las trepadoras de rizomas) son plantas que usan sus raíces (o rizomas) para trepar a un árbol o sobre el follaje de otros arbustos para recolectar más luz solar en el sotobosque oscuro del bosque lluvioso…”, dijo Watts. “De esta manera, pueden superar a otras plantas sin tener que soportar su propio peso con materiales energéticamente costosos como la celulosa y la lignina, que hacen que los tallos de las plantas sean más fuertes y capaces de crecer más alto. De esta manera, las hemiepífitas y las trepadoras de raíces son similares, ya que ambas usan árboles como apoyo y trepan más alto que las plantas del sotobosque que las rodean. Germinan en el suelo y crecen toda su vida sin desconectarse del suelo. Tienen ciertos rasgos que pueden preadaptarlos al nicho epífito. Por ejemplo, al igual que las epífitas, las raíces de las trepadoras de raíces crecen fuera del suelo y pueden funcionar como una raíz epífita. Sin embargo, ningún estudio filogenético ha demostrado que los trepadores de raíces se encuentren en una posición ancestral en relación con cualquier grupo epífito”.

“El descubrimiento de la primera hemiepífita en las Aspleniaceae, una familia con 700 especies, tiene grandes implicaciones para la evolución del epifitismo en este grupo. Algunos investigadores se muestran escépticos acerca de la hipótesis de que las hemiepífitas actúan como un puente evolutivo entre el suelo del bosque y el dosel, pero cada nuevo descubrimiento de una hemiepífita puede ayudar a proporcionar una mejor imagen de cómo evolucionaron las epífitas”.

Watts dijo que este descubrimiento destaca cuánto hay que encontrar en las selvas tropicales. Sin embargo, es un hábitat en peligro. “Es importante reconocer que las selvas tropicales son ecosistemas amenazados por el fuego, el cambio climático y la deforestación. Sin embargo, todavía estamos describiendo la diversidad dentro de estos bosques hiperdiversos. Cada día se descubren nuevas especies y himenasplenio voluble ser clasificado como hemiepífito es solo una gota en el océano en comparación con la diversidad que aún no se conoce. Las epífitas juegan un papel importante en el mantenimiento de la salud adecuada de la selva tropical, y casi nada se sabe acerca de cómo cambiará la diversidad y abundancia de epífitas a medida que cambie el clima. A medida que continuamos agudizando nuestra comprensión de la evolución de las epífitas, también podemos comprender mejor sus limitaciones matizadas y cómo se empujarán esos límites a medida que las especies epífitas inevitablemente comiencen a experimentar entornos cada vez más estresantes”.