Si eres fanático de los documentales sobre la naturaleza, probablemente aprendiste que algunos animales cuidan a sus crías hasta que pueden valerse por sí mismos. Este comportamiento, conocido como cuidado de los padres, busca aumentar las posibilidades de supervivencia de las crías y ocurre de diferentes maneras: desde pingüinos emperadores machos que incuban huevos, pasando por ranas que transportan sus renacuajos, hasta grupos de coatíes hembras que protegen colectivamente a los juveniles. ¡Lo que probablemente no sepas es que las plantas también pueden ayudar a sus crías en sus primeros momentos! Por supuesto, no pueden proteger activamente sus semillas ni moverlas si están en peligro. Sin embargo, podrían proporcionarles estructuras para mejorar la dispersión y protección hacia los depredadores o nutrientes para sostener su crecimiento. La asignación de nutrientes es particularmente crucial a partir de estas formas de cuidado parental en las plantas. Cuando las semillas germinan, no pueden absorber los nutrientes del suelo ni realizar la fotosíntesis desde el principio. Así, dependen enteramente de los nutrientes que su planta madre deposita en sus semillas, al igual que un pajarito que no puede volar y busca su propio alimento.
La forma más típica de estudiar la disponibilidad de nutrientes de las semillas en ecología es midiendo la masa de semillas. Es lógico pensar que las semillas más pesadas almacenan más nutrientes que las más ligeras. Por lo tanto, la mayoría de los estudios han utilizado esta medida para evaluar cómo los nutrientes de las semillas se relacionan con las diferentes características de las plantas. Ese es el caso de Dra. Tereza Mašková, quien investigó la relación entre la masa de semillas y la arquitectura de las raíces de las plántulas durante su maestría en la Universidad Charles de Praga (República Checa). Su investigación mostró que las especies con semillas más livianas produjeron plántulas que dirigió relativamente más de su biomasa a sus raíces y tuvo sistemas de raíces más amplios que se ramificaron antes. En conjunto, estos resultados sugieren que las semillas con menos nutrientes emplearon más recursos para producir un sistema de raíces que les permitió absorber los nutrientes más rápidamente.
Hay varios problemas con el uso de la masa de semillas para aproximar la disponibilidad de nutrientes de las semillas. En particular, esta medición no proporciona ninguna información de elementos individuales, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, que no necesariamente se almacenan en las mismas proporciones.
“Cuando lo estaba pensando profundamente, me di cuenta de que dos especies con la misma masa de semillas, lo que significa la misma cantidad absoluta de nutrientes, realmente pueden diferir en términos de lo que se almacena en su interior. ¡Podría ser una gran diferencia entre ellos! comentó el Dr. Mašková en una entrevista con Botany One.
Además, la masa de semillas incluye estructuras sin valor nutricional, como su cubierta y los apéndices que ayudan a la dispersión de semillas, como las alas de las semillas del árbol de arce o la estructura similar a un cabello de las semillas del diente de león. Por lo tanto, usar solo la masa de semillas sobrestima la cantidad de nutrientes disponibles para la futura plántula. Dados estos problemas, Mašková decidió estudiar la disponibilidad de nutrientes de las semillas con más detalle durante sus estudios de doctorado en la Universidad Charles, una investigación que condujo a su reciente publicación en Oikos.
Los investigadores midieron el contenido de carbono no estructural –el carbono que no forma parte de la estructura y está disponible para la nutrición del embrión–, nitrógeno y fósforo en las semillas de más de 500 especies herbáceas de Europa Central y evaluaron cómo se correlacionaba el contenido de estos nutrientes. a diferentes características de la planta, como su masa de semillas y hábitat. En particular, el contenido de nutrientes de las semillas varió entre especies, especialmente nitrógeno (0.8-9.9% de la masa de semillas) y carbono no estructural (2.1-60.7%). Sin embargo, esta variación no fue aleatoria. Por ejemplo, las especies estrechamente relacionadas tendían a tener un contenido de nutrientes de semilla similar. Esta tendencia es bastante clara cuando se analiza el tipo de reserva de carbono: familias como Poaceae (familia de las gramíneas y los cereales) y Fabaceae (leguminosas) almacenan carbono preferentemente en forma de almidón, mientras que otras, como Asteraceae (girasol) y Lamiaceae (lavanda ), almacenar aceites. Por lo tanto, se encontró que el contenido de nutrientes de las semillas está fuertemente determinado por la historia evolutiva de las especies.
Los autores también encontraron evidencia de la suposición clásica de que la cantidad total de nutrientes está asociada positivamente con la masa de la semilla. En otras palabras, las semillas más pesadas almacenan más nutrientes que las más ligeras. Sin embargo, es posible que recuerde que la masa de la semilla es la suma de diferentes estructuras, ¡incluidas aquellas que no tienen valor nutricional! Dada esta inversión en estructuras adicionales, los autores evaluaron la relación entre la masa de la semilla y cuánto de esta se dedicó al almacenamiento de nutrientes y encontraron que las semillas más livianas invirtieron relativamente más en el almacenamiento de nutrientes que las semillas más pesadas. Este resultado probablemente surge dado que las semillas más grandes y pesadas potencialmente necesitan asignar más recursos a otras funciones, como la defensa de los depredadores. Aún así, la relación entre la masa de semilla y defensas de semillas es complejo, y se requieren estudios futuros para comprenderlo mejor.
Uno de los resultados más fascinantes de esta investigación es que el contenido de nitrógeno y carbono no estructural se correlacionó con los hábitats de las especies. Curiosamente, las plantas almacenaron preferentemente nutrientes que se esperaba que fueran limitantes en cada hábitat. Por un lado, la disponibilidad de nutrientes del hábitat se correlacionó con el carbono no estructural, con especies de hábitats ricos en nutrientes que almacenan relativamente más carbono que las especies pobres en nutrientes. Pero, ¿por qué se espera que el carbono sea una limitación en un entorno rico en nutrientes? Sin restricciones de nutrientes, se espera que las plantas crezcan rápidamente y se hagan sombra unas a otras. Al hacerlo, la fotosíntesis podría reducirse y, por lo tanto, reducir la síntesis de productos de carbono para impulsar el desarrollo de las plántulas. Dado esto, proporcionar semillas con carbono permite que las plántulas jóvenes hagan frente a las limitaciones de carbono en este entorno.
Por otro lado, la perturbación del suelo se asoció negativamente con el contenido de nitrógeno, lo que significa que las plantas de sitios menos perturbados produjeron semillas con mayores reservas de nitrógeno. Según los autores, los hábitats menos perturbados experimentan una baja renovación de nutrientes; por lo tanto, la competencia por los nutrientes del suelo (nitrógeno incluido) es mayor. En este contexto, dotar a las semillas de más nitrógeno parece ser una estrategia para hacer frente a estas limitaciones iniciales.
En conjunto, estos resultados resaltan la importancia de estudiar el contenido de elementos individuales en la semilla en lugar de solo usar la masa de la semilla para evaluar la disponibilidad de nutrientes. Cada nutriente parece proporcionar información esencial sobre cómo las plantas lidian con la competencia y la limitación de nutrientes. En sus propias palabras, la Dra. Mašková, ahora posdoctorado en la Universidad de Ratisbona (Alemania), afirma que “es importante darse cuenta de que el contenido de nutrientes de las semillas es un rasgo importante. En algunos procesos, los ecologistas usan la masa de semillas como indicador de la inversión materna, y simplemente no es la mejor manera de hacerlo”. También destaca que los estudios futuros deberían buscar la variabilidad entre individuos, dado que una sola especie puede estar presente en una amplia gama de hábitats. Además, se necesita más investigación para comprender cómo el contenido de nutrientes de las semillas está determinado por otras características de las semillas y organismos simbióticos que ayudan a las plántulas a adquirir nutrientes. Una cosa es segura, este estudio allana el camino para un área de investigación emocionante sobre cómo han evolucionado las plantas para preparar sus semillas para el futuro.
ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN
Mašková, T. y Herben, T. (2021). Diferencias interespecíficas en el apoyo materno en plantas herbáceas: el contenido de CNP en las semillas varía para coincidir con la limitación de nutrientes esperada de las plántulas. Oikos, 130 (10), 1715-1725. https://doi.org/10.1111/oik.08186
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.
