La eficiencia de la raiz impulsó la propagación global de las plantas

El impulso global de la flora hace 400 millones de años puede estar fundamentado en adaptaciones subterráneas que permitieron a las plantas volverse más eficientes e independientes.

A medida que las especies de plantas se extendieron hacia el norte y hacia el sur desde sus comienzos en las áreas tropicales ricas en nutrientes, las puntas finas de sus raíces se volvieron más estrechas y extensas para ayudarles a explorar suelos cada vez más pobres en nutrientes vitales, según un estudio hecho público por investigadores de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, y la Academia de Ciencias de China (CAS), en Pekín.

La eficiencia de la raiz impulsó la propagación global de las plantas

Además, a medida que las plantas se diseminan en ambientes impredecibles como los desiertos áridos, crecen menos dependientes de los hongos simbióticos --o micorrizas-- que colonizan las raíces y ayudan a las plantas hospedadoras a obtener los nutrientes esenciales de la planta, nitrógeno y fósforo.

Los hallazgos --publicados en la revista 'Nature'-- reconsideran cómo las plantas se adaptaron a los nuevos entornos a medida que evolucionaron, según uno de los autores, Lars Hedin, profesor de Biología y presidente y profesor de Ecología y Biología Evolutiva del Instituto Ambiental de Princeton. Los científicos se han centrado en el pasado en las características de la superficie, principalmente los rasgos de las hojas y la eficiencia con que las plantas absorben la luz solar para la fotosíntesis, señala este experto.

En cambio, Hedin y sus colegas descubrieron que el diámetro de la raíz y la dependencia de los hongos, o la falta de ellos, son los rasgos que caracterizan más consistentemente a la comunidad de plantas en biomas enteros, que son grandes comunidades de animales y plantas, como un desierto, un bosque templado o una sabana.

A medida que las especies de plantas se extendieron hacia el norte y hacia el sur desde sus comienzos en las áreas tropicales ricas en nutrientes

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"Estas son las estrategias secretas que han utilizado las plantas a lo largo del tiempo para dominar el mundo --afirma Hedin en un comunicado--. Nuestro objetivo era comprender esas estrategias y nuestros hallazgos ofrecen una nueva teoría global de la evolución de las plantas. Oculto bajo tierra ha habido un tremendo juego de supervivencia del más apto y somos afortunados de tener la primera visión de la ciencia de ese juego".

"Este trabajo tiene importantes implicaciones para la conservación y nuestra administración del mundo de las plantas --continúa Hedin--. Proporciona algunas de las reglas ocultas bajo tierra por las cuales las plantas sobreviven y se diseminan. Es una visión global de la evolución de las plantas en un momento en que las reglas mundiales son esenciales para construir modelos climáticos y comprender la biosfera".

Mingzhen Lu, primer autor de Princeton y estudiante de postgrado en el grupo de investigación de Hedin, subraya que, si los rasgos de la raíz realmente determinan la capacidad de una planta para resistir un ambiente particular, estos hallazgos podrían ser valiosos para conservar especies en peligro o proyectar cómo podrían las plantas adaptarse al cambio climático.

"Nuestros hallazgos simplifican cómo podemos caracterizar prácticamente la estrategia de una planta para obtener nutrientes --resume Lu--. Conocer su estrategia nutricional subyacente nos ayudará a saber cómo preservarlas, o conocer las condiciones bajo las cuales podrían o no sobrevivir".

Un hallazgo útil para combatir especies de plantas invasoras

Según el profesor Kurt Pregitzer, decano de la Facultad de Recursos Naturales de la Universidad de Idaho, en Estados Unidos, este trabajo podría ser especialmente útil para combatir las especies invasoras, que en un mundo altamente móvil amenazan cada vez más la biodiversidad. Pregitzer está familiarizado con la investigación, pero no desempeñó ningún papel en ella.

"Las especies invasoras causan un desplazamiento generalizado de las plantas nativas y un enorme impacto económico en todo el mundo --destaca Pregitzer--. Este estudio puede abrir líneas completamente nuevas de investigación científica que nos ayuden a comprender mejor cómo los sistemas de raíces de plantas invasivas ayudan a estas especies exóticas a superar a las plantas nativas".

"Este estudio es el primero realizado en una amplia gama de entornos terrestres y demuestra que las especies de plantas han desarrollado estrategias de raíz que se conservan dentro de las familias, los géneros y las especies correspondientes --valora Pregitzer --. Estos rasgos de raíz probablemente facilitan el éxito de la planta en ecosistemas naturales altamente competitivos".

Los investigadores pasaron dos años examinando una base de datos excepcionalmente grande sobre rasgos de las raíces de 369 especies de siete biomas: desierto, pradera, mediterráneo, boreal, templado, subtropical y tropical. Estos datos fueron recopilados a lo largo de una década en el laboratorio del coautor Dali Guo, profesor del Instituto de Ciencias Geográficas e Investigación de Recursos Naturales de CAS.

Los investigadores descubrieron que las plantas en biomas tropicales y subtropicales exhibían el rango de diámetro más grande en las puntas de las raíces más finas que buscan nutrientes, desde menos de 0,25 milímetros hasta 1 milímetro. Estas plantas de raíces más gruesas emplean lo que los autores llaman una estrategia "conservadora", similar a la de las plantas terrestres más antiguas de la Tierra, que depende de los hongos del suelo prevalentes en los suelos húmedos, cálidos tropicales y subtropicales para proporcionar nutrientes. Los investigadores se refieren a suelos ricos en nutrientes en entornos consistentemente sofocantes como "predecibles".

Mientras tanto, los diámetros de raíces finas en biomas "impredecibles" caracterizados por suelos pobres, inviernos fríos y o precipitaciones infrecuentes caen dentro de un rango más estrecho ideal para ese entorno. Por ejemplo, las especies de desierto y pastizal estudiadas tenían diámetros de raíz de menos de 0,25 milímetros. Las puntas de las raíces en estos biomas evolucionaron para ser más delgadas, de modo que pudieran explorar con mayor eficiencia el suelo por cada unidad de carbono que la planta gasta, y tienen menos dependencia de los hongos simbióticos.

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