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Si eres fanático de los documentales sobre la naturaleza, probablemente hayas aprendido que algunos animales cuidan a sus crías hasta que pueden estar solos. Se cree que este comportamiento, conocido como cuidado de los padres, aumenta las posibilidades de supervivencia de las crías y ocurre de varias maneras: desde pingüinos emperadores machos que incuban huevos hasta ranas que transportan sus renacuajos y grupos de coatíes hembras que protegen a las crías juntas. ¡Lo que probablemente no sepas es que las plantas pueden mantener a su descendencia incluso en los primeros momentos! Por supuesto, no pueden proteger activamente sus semillas ni moverlas cuando se ven amenazadas. Sin embargo, podría proporcionarles estructuras para mejorar la dispersión y la protección de los depredadores o nutrientes para sostener su crecimiento. En estas formas de cuidado parental en plantas, la asignación de nutrientes es particularmente importante. Cuando las semillas germinan, no pueden absorber los nutrientes del suelo ni realizar la fotosíntesis desde el principio. Por lo tanto, dependen completamente de los nutrientes que su planta madre ha almacenado en sus semillas, al igual que un pájaro joven que no puede volar y buscar su propia comida.

La forma más típica de estudiar la disponibilidad de nutrientes de las semillas en ecología es medir 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 varios rasgos de la planta. Tal es el caso de la Dra. Tereza Mašková, quien estudió la relación entre la masa de semillas y la arquitectura de las raíces de las plántulas durante sus estudios de maestría en la Universidad Charles de Praga (República Checa). Su investigación mostró que las especies con semillas más ligeras producían plántulas que dirigían relativamente más de su biomasa a sus raíces y tenían sistemas de raíces más amplios que se ramificaban antes. En general, estos resultados sugieren que las semillas con menos nutrientes usaron más recursos para crear un sistema de raíces que les permitió absorber los nutrientes más rápido.

Hay varios problemas con el uso de la masa de semillas para estimar la disponibilidad de nutrientes de las semillas. Sobre todo, esta medida no proporciona ninguna información sobre elementos individuales, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, que no se almacenan necesariamente en la misma proporción.

“Pensándolo detenidamente, me di cuenta de que dos especies con la misma masa de semillas, es decir, la misma cantidad absoluta de nutrientes, realmente pueden diferir en términos de lo que se almacena en ellas. ¡Podría haber una gran diferencia entre ellos!”, comentó el Dr. Mašková en una entrevista con Botany One.

Además, la masa de semillas contiene estructuras sin valor nutricional, como p. B. la cáscara y los apéndices que ayudan a la dispersión de las 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, el uso exclusivo de la masa de semillas sobrestima la cantidad de nutrientes disponibles para las futuras plántulas. Ante estos problemas, Mašková decidió analizar más de cerca la disponibilidad de nutrientes de las semillas durante sus estudios de doctorado en la Universidad Charles, investigación que condujo a su reciente publicación en Oikos.

Los investigadores midieron los niveles 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 correlacionaban los niveles de estos nutrientes. diversas características de la planta, como la masa de semillas y el hábitat. En particular, el contenido de nutrientes de las semillas varió entre las especies, en particular el nitrógeno (0,8–9,9 % de la masa de la semilla) y el carbono no estructural (2,1–60,7 ​​%). Sin embargo, esta variación no fue casual. Por ejemplo, las especies estrechamente relacionadas tendían a tener un contenido de nutrientes de semilla similar. Esta tendencia se vuelve clara cuando se observa la naturaleza de las reservas de carbono: familias como Poaceae (gramíneas y cereales) y Fabaceae (leguminosas) almacenan preferentemente carbono en forma de almidón, mientras que otras como Asteraceae (girasol) y Lamiaceae (lavanda) prefieren el carbono). , almacenar aceites. Por lo tanto, se encontró que el contenido de nutrientes de las semillas está fuertemente influenciado por la historia evolutiva de la especie.

Los autores también encontraron apoyo para la suposición clásica de que los niveles totales de nutrientes están positivamente asociados con la masa de la semilla. En otras palabras, las semillas más pesadas almacenan más nutrientes que las más ligeras. Sin embargo, puede recordar que la masa de la semilla es la suma de varias 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 se gastó en el 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 se deba al hecho de que las semillas más grandes y pesadas pueden necesitar asignar más recursos a otras funciones, como repeler a los depredadores. No obstante, la relación entre la masa de semilla y la defensa de la semilla es compleja y se necesitan estudios futuros para comprenderla mejor.

Uno de los resultados más intrigantes de esta investigación es que los niveles de nitrógeno y carbono no estructural se han correlacionado con los hábitats de las especies. Curiosamente, las plantas almacenaron preferentemente nutrientes que se esperaba que fueran limitantes en cualquier 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 den sombra entre sí. Esto podría reducir la fotosíntesis y, por lo tanto, la síntesis de productos de carbono para promover el desarrollo de plántulas. En vista de 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 los niveles de nitrógeno, lo que significa que las plantas de los sitios menos perturbados produjeron semillas con mayores reservas de nitrógeno. Según los autores, los hábitats menos perturbados tienen una baja renovación de nutrientes; Por lo tanto, la competencia por los nutrientes del suelo (incluido el nitrógeno) es mayor. En este contexto, una estrategia parece ser proporcionar a las semillas más nitrógeno para hacer frente a estas limitaciones iniciales.

Tomados en conjunto, estos resultados subrayan la importancia de examinar 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 postdoctorado en la Universidad de Ratisbona (Alemania), que “es importante reconocer que el contenido de nutrientes de las semillas es un rasgo importante. En algunos procesos, los ecologistas usan la masa de semillas como un indicador de la inversión materna, y simplemente no es la mejor manera de hacerlo”. También enfatiza que los estudios futuros deben buscar la variabilidad entre individuos, dado que una sola especie se puede encontrar en un podría ocurrir una variedad de hábitats. Además, se necesita más investigación para comprender cómo el contenido de nutrientes de las semillas se ve afectado por otras características de las semillas y organismos simbióticos que ayudan a las plántulas a absorber los nutrientes. Una cosa es segura, este estudio allana el camino para un área emocionante de investigación sobre cómo evolucionaron 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.