Singularidades de la adaptación de las plantas a climas extremos

Se han presentado los resultados de la primera investigación mundial sobre la diversidad funcional de las plantas en zonas áridas. Este estudio aporta datos nuevos y reveladores sobre la adaptación de las plantas a hábitats extremos, la colonización histórica de las plantas en ambientes terrestres y su capacidad para responder a los cambios globales.

El equipo que ha realizado el estudio lo encabeza Nicolas Gross, de la Universidad de Clermont Auvergne en Francia. En el equipo también han participado expertos de cuatro institutos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España: el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), el Instituto de Ciencias Agrarias (ICA), el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) y la Misión Biológica de Galicia (MBG).

El equipo consta de 120 investigadores de 27 países quienes, durante ocho años, han analizado cientos de parcelas en zonas áridas de los cinco continentes para esclarecer cómo las plantas que se encuentran en este tipo de ecosistemas se han adaptado a hábitats extremos.

Tras analizar más de 1.300 conjuntos de observaciones de más de 300 especies de plantas, los resultados muestran que las plantas de las zonas áridas adoptan diferentes estrategias de adaptación y que, sorprendentemente, esta diversidad aumenta con los niveles de aridez. El aislamiento de estas plantas en las zonas más áridas del planeta parece reducir la competencia entre especies y, como consecuencia, se genera una diversidad de formas y funciones única a nivel mundial que llega a ser el doble de la diversidad encontrada en zonas más templadas.

Las zonas áridas representan el 45% de la superficie terrestre

La Tierra alberga una diversidad de plantas con formas y funciones muy variadas. Esta extraordinaria diversidad morfológica, fisiológica y bioquímica determina cómo las plantas se adaptan y responden a los cambios globales en curso, con importantes consecuencias para el funcionamiento de los ecosistemas. Sin embargo, el 90% del conocimiento actual sobre la diversidad funcional de las plantas se refiere únicamente a ecosistemas agrícolas y zonas templadas. Por el contrario, las zonas áridas, que representan el 45% de la superficie de la Tierra, siguen estando subrepresentadas en los datos. Estas importantes zonas se encuentran amenazadas por el aumento de la aridez, la presión del pastoreo y la desertificación.

Ante esta situación, urge comprender cómo responden las plantas a tales presiones antes de poder establecer la posible evolución futura de estos frágiles ecosistemas en términos de biodiversidad y funcionamiento.

Para realizar el estudio, se desarrolló primero un protocolo de muestreo estandarizado. Luego, el personal científico recolectó y procesó muestras de 301 especies de plantas encontradas en 326 parcelas representativas de todos los continentes (excepto la Antártida) para caracterizar la diversidad funcional de estas zonas, dando lugar a un total de 1347 conjuntos completos de observaciones de rasgos. Se prestó especial atención a la diversidad de elementos químicos y oligoelementos (como nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio y zinc) que se encuentran en las plantas, ya que estos rasgos, a menudo no registrados, ejercen una fuerte influencia en su funcionamiento. En total, el estudio incluyó más de 130.000 mediciones de rasgos de plantas individuales.

Algunas plantas llaman la atención por su capacidad de sobrevivir en lugares inhóspitos. La de la imagen crece en suelo rocoso. (Foto: NPS)

Una diversidad fruto del aislamiento

Una hipótesis clave al inicio del estudio fue que la aridez reduce la diversidad de plantas a través de la selección, dejando solo aquellas especies capaces de tolerar la escasez extrema de agua y el estrés por calor. Sin embargo, este estudio reveló que ocurre lo contrario en los pastizales más áridos del planeta, donde las plantas exhiben una amplia gama de estrategias de adaptación individuales.

“Estos resultados cuestionan el paradigma de que los ambientes abióticos severos seleccionan un conjunto limitado de valores de rasgos y reducen la diversidad”, señala César Plaza, investigador del Instituto de Ciencias Agrarias y coautor del estudio. Por ejemplo, algunas plantas han desarrollado niveles elevados de calcio, fortaleciendo las paredes celulares como protección contra la desecación. Otras contienen altas concentraciones de sal, lo que reduce la transpiración. Aunque se observan menos especies a escala local que en otras regiones del planeta (en zonas templadas o tropicales), las plantas en zonas áridas muestran una extraordinaria diversidad de formas, tamaños y funcionamiento, el doble que en zonas climáticas más templadas.

Este aumento en la diversidad de rasgos se produce abruptamente en el punto en que los volúmenes de lluvia caen por debajo del umbral anual de 400 mm. Este es también el umbral establecido para una disminución pronunciada de la cubierta vegetal y la aparición de grandes superficies de suelo desnudo. Para explicar este fenómeno, los autores del estudio sugieren que la pérdida de cubierta vegetal conduce al "síndrome de soledad de las plantas", donde un mayor aislamiento y una menor competencia por los recursos producen altos grados de singularidad de rasgos y diversidad funcional que son globalmente excepcionales. Esta diversidad adaptativa podría reflejar igualmente historias evolutivas complejas que se remontan a la colonización inicial de hábitats terrestres por plantas hace más de 500 millones de años, cuando estos hábitats presentaban condiciones extremas para los organismos vivos.

“Este estudio revela la importancia de las zonas áridas como reservorio global de diversidad funcional de las plantas”, concluye Manuel Delgado-Baquerizo, investigador del IRNAS y coautor del estudio

El estudio se titula “Unforeseen plant phenotypic diversity in a dry and grazed world”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: CSIC)