¿Cómo guardar semillas para un día lluvioso?

Imagina que eres una semilla en la tierra: ¿querrías germinar tan pronto como sintieras un poco de agua alrededor? Algunos podrían pensar: "¡Claro! ¡Quiero germinar y empezar a crecer lo antes posible!” Sin embargo, el agua que estás sintiendo podría ser de una lluvia esporádica y aislada en medio de la estación seca. Eso podría significar crecer en un entorno bastante duro con pocas posibilidades de supervivencia. Esta posibilidad puede hacerte pensar que es mejor esperar. Entonces se quedan en el suelo y esperan la temporada de lluvias y el suelo está lleno de agua. Aún así, descubres que una de esas plantas aventureras que solían germinar ha sobrevivido y ahora te está dando sombra. Has estado esperando todo este tiempo en vano.

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, imagine vivir en un entorno donde el agua no está disponible todo el año, como los bosques estacionales y las sabanas. En estos ecosistemas, la precipitación se concentra solo durante una parte del año. En este escenario, uno podría pensar que las plantas siempre quieren ir a lo seguro y mantener sus semillas con ellas hasta que comience la temporada de lluvias. Pero si ha visitado alguno de estos lugares en los trópicos, o ha caminado por su ciudad en el verano, es posible que haya visto algunas plantas que producen frutos o liberan sus semillas, lo que sugiere que sus semillas se desprenden en una estación propensa a su germinación no es ideal.

Cómo las plantas lidian con la estacionalidad y equilibran los riesgos asociados con la germinación es una pregunta que ha atraído el interés de muchos investigadores, incluido el 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 ver un estudio histórico realizado por el Dr. Nancy C. Garwood había leído. El documento examinó los mecanismos detrás del momento de la germinación en un bosque estacional en Panamá y enfatizó que la latencia de las semillas fue fundamental para lograr esto. La latencia es un rasgo innato de la semilla que, en condiciones favorables, bloquea la germinación hasta que se cumple algún requisito previo. Puede tomar muchas formas: desde capas impermeables que impiden la absorción de agua hasta un desequilibrio de sustancias que impiden el desarrollo y crecimiento de los embriones. Curioso por probar si la latencia es igualmente crucial en otros ecosistemas estacionales, Escobar trajo su interés a su doctorado en la Universidade Estadual Paulista (Brasil), donde recibió el Dr. Patricia Morellato, quien también estaba intrigada por el trabajo de Garwood y ansiosa por ver si los mismos mecanismos estaban funcionando en los ecosistemas estacionales brasileños. Al final, su investigación los llevó al Cerrado, la sabana más grande de América del Sur.

El primer capítulo de la disertación de Escobar examinó las relaciones entre la latencia de las semillas y el tiempo de dispersión y encontró resultados similares a los de Garwood en Panamá: las semillas dispersadas durante la estación seca tendían a estar latentes, mientras que las dispersadas durante la estación lluviosa no lo hacían. Sin embargo, hay muchos tipos de sabanas en el Cerrado. Algunos son la típica sabana abierta dominada por pastos, otros tienen un dosel cerrado. ¿Podría encontrarse el mismo patrón en estas diferentes vegetaciones? Los autores investigaron esta cuestión en el siguiente estudio, en el que compararon las propiedades de semillas y germinación de especies de sabanas abiertas y cerradas. Aunque se esperaban diferencias entre estos tipos de vegetación dados sus diferentes microclimas, 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, independientemente de 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 comunes como las que no las tenían. ¿Están condenados a una vida de riesgo por germinar en la estación seca? Claro que podrían sembrar su semilla justo antes de que comience la temporada de lluvias, pero ¿es eso todo lo que pueden hacer? Todas estas preguntas llevaron al tercer capítulo de la tesis doctoral de Diego recientemente publicado en Oikos.

Los autores evaluaron la ecología de la dispersión y el comportamiento de la germinación de 82 especies de Cerrado, centrándose en 1) el tiempo y el síndrome de dispersión, 2) la presencia de latencia de las semillas y 3) los requisitos de temperatura para la germinación. Cada uno de estos rasgos representa diferentes formas en que las plantas pueden controlar cuándo germinar y equilibrar el riesgo. Ya hemos comentado que la latencia es una forma de asegurar la germinación en los momentos más adecuados. El tiempo de propagación es bastante lógico: ¡no hay riesgo de que tus semillas germinen durante la estación seca si las sueltas durante la estación lluviosa! Por otro lado, los requisitos de germinación dictan las condiciones ambientales bajo las cuales las semillas pueden germinar. Entonces, si las semillas han evolucionado para germinar en un rango estrecho de temperaturas, la germinación se limitará a la parte del año en que ocurren esas temperaturas. Por el contrario, cuando la germinación ocurre bajo una variedad de condiciones, las semillas pueden germinar casi en cualquier momento.

Ahora, para entender la relación entre el síndrome de dispersión -el medio que se utiliza para mover las semillas de un lugar a otro- y el riesgo, imaginemos de nuevo que somos semillas. ¿Quieres estar lejos de tu planta madre el mayor tiempo posible o quieres estar cerca de ella? Ambas alternativas son tentadoras. Al permanecer cerca de su planta madre, puede estar seguro de que se encuentra en un lugar ideal para su crecimiento. ¡Al final, tu planta madre llegó allí y pudo prosperar y tenerte! En este escenario, se mantendría a salvo y no necesitaría una estructura o apoyo especial para su dispersión; Solo tienes que caer al suelo. Sin embargo, ¿qué pasaría si hubiera mejores lugares para cultivar lejos de tu planta madre? Es posible que desee correr el riesgo y desarrollar algunas estructuras que serán dispersadas por el viento o atraer algunos animales que podría transportar. Pero es posible que llegues a ese lugar lejano y te encuentres en un lugar difícil para vivir.

Curiosamente, Escobar y sus colegas muestran que el tiempo de dispersión, el tiempo de latencia y los requisitos de temperatura se pueden combinar para desarrollar diferentes estrategias que limitan la germinación a la estación húmeda. Se identificaron tres combinaciones principales, incluidas las dos descritas en sus estudios anteriores: dispersión de semillas latentes durante la estación seca y liberación de semillas no latentes durante la estación húmeda. La tercera estrategia se basó en la relación entre el tiempo de propagación y las temperaturas de germinación. Descubrieron que el tiempo de dispersión de las semillas y los requisitos de temperatura para la germinación estaban altamente correlacionados, de modo que las especies dispersadas durante la estación seca requerían temperaturas más cálidas para germinar. En otras palabras, es poco probable que las semillas sembradas durante la estación seca germinen inmediatamente ya que las temperaturas típicas de esa época del año estaban por debajo del rango de temperatura de la especie. El aspecto más intrigante de este resultado es que la relación entre el tiempo de dispersión y los requisitos de temperatura fue independiente de la latencia de la semilla. ¡Así que esta investigación muestra que la latencia de las semillas no es un requisito 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 sin medios especializados de dispersión) tendían a producir semillas latentes con germinación asincrónica. Sin embargo, aquellos con semillas animales o transportadas por el viento generalmente no están inactivos y germinan sincrónicamente. Estas combinaciones contrastantes ilustran cómo la evolución de las plantas parece equilibrar el riesgo. En las especies autócoras, la latencia de las semillas asegura que la germinación se produzca en las condiciones más ideales. Por otro lado, dado que es probable que todas las semillas producidas por una de estas plantas se acumulen debajo, la germinación asíncrona reduce la competencia entre plántulas hermanas. Como resultado, esta combinación evita el escenario fatal de que una semilla germine y otra plántula interfiera con su crecimiento. La misma lógica de equilibrio de riesgos se aplica a las semillas que esparcen los animales o el viento. Como se mencionó anteriormente, lo más probable era que las semillas que estaban lejos de la planta madre nunca alcanzaran un lugar ideal para su crecimiento. Entonces, si llegan a un lugar con condiciones ideales de germinación, ¡es de esperar que germinen de inmediato!

En general, la investigación realizada por Escobar y sus colegas ha brindado información intrigante sobre cómo las plantas del Cerrado de Brasil lidian con los riesgos estacionales y relacionados con los gérmenes. Sorprendentemente, esta investigación muestra claramente que, en palabras del propio Escobar: "uno simplemente no puede asumir que la hibernación es el único mecanismo para lograr esto!”. Como dice su artículo: "El valor adaptativo de cada característica individual solo puede entenderse considerando otras características“. Si bien este patrón debe mantenerse en otros ecosistemas estacionales, Escobar admitió que siente curiosidad por saber qué sucede en ecosistemas más húmedos como las selvas tropicales. Con suerte, los futuros ecologistas de semillas se comprometerán con la investigación de Escobar y estarán interesados ​​en probar estas ideas en los ecosistemas de su elección, 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: varias combinaciones de rasgos de historia de vida aseguran el momento preciso de la germinación 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.

Relacionado