¿LOS VEGETALES SON CAPACES DE APRENDER?

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Algunos científicos creen que las plantas no son organismos pasivos, sino que pueden demostrar una cierta capacidad de aprendizaje. A fin de verificar más allá de toda duda si esto es cierto o no, se ha decidido poner en marcha una investigación en el Instituto de Evolución y Ecología dependiente de la Universidad de Tubinga en Alemania.

Una planta carnívora Venus Atrapamoscas. (Foto: Alexandra Kehl / Universität Tübingen)

El equipo de Michal Gruntman y Katja Tielbörger realizará experimentos para comprobar si las plantas, como los animales, pueden ser condicionados a pesar de su falta de cerebro. O, dicho de otro modo, si las plantas pueden ser condicionadas como los perros de Pavlov.

Su modelo es el famoso experimento realizado por el premio Nobel ruso Iván Pavlov, quien mostró que los perros podían ser condicionados a salivar incluso cuando no había comida presente, dándoles una señal que ellos relacionaban con la alimentación; en el experimento de Pavlov, era el sonido de una campana, que habían aprendido a relacionar con comida por sonar siempre que se les daba de comer.

El equipo de Gruntman y Tielbörger comprobará si las plantas pueden ser condicionadas de la misma manera usando una señal, es decir, intentará demostrar un comportamiento que en la naturaleza no tenga nada que ver con la propia señal. Utilizarán vegetales como la planta carnívora Venus Atrapamoscas (Dionea), y la Mimosa pudica que también es capaz de ejecutar movimientos bastante rápidos cuando la tocan, a fin de explorar esa provocadora hipótesis.

Si esta última es confirmada, significará que la frontera entre los reinos animal y vegetal es menos nítida de lo que pensamos. Gruntman y Tielbörger sospechan que las plantas no difieren de los animales en el nivel más básico de comportamiento.

¿CÓMO COMPITEN LOS ÁRBOLES EN EL BOSQUE PARA SOBREVIVIR?

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Un equipo de investigadores, que cuenta con la participación de la Universidad de Alcalá, ha analizado las diferentes reglas que siguen los árboles en los bosques para establecer la competencia entre unos y otros. Según el estudio publicado en Nature, existen tres criterios funcionales: la densidad de la madera del tronco de los árboles, la altura máxima que consiguen y la relación entre el peso y el grosor de las hojas, que sirven para medir la capacidad competitiva de unos árboles frente a otros.

El estudio de las características de los árboles puede ayudar a comprender cómo se relacionan las diferentes especies / UAH

Un estudio sobre la competencia en bosques publicado en Nature establece reglas generales sobre la competencia existente entre los más de tres billones de árboles que existen sobre el planeta, pertenecientes a más de 60.000 especies. Se trata de un estudio internacional, liderado por el investigador George Kunstler, del IRSTEA de Grenoble, en Francia,  y la Macquarie University de Sydney, en Australia, en el que han participado más de 40 investigadores en todo el mundo, entre ellos los investigadores de la Universidad de Alcalá Miguel Ángel de Zavala y Paloma Ruiz-Benito. 

La investigación da respuesta a preguntas como por qué en el bosque mediterráneo conviven en perfecta paz los pinos y las encinas; gracias a que no entran en competencia y se complementan. La encina crece menos y tolera la sombra; el pino crece más rápido, consigue más altura y es menos tolerante a la sombra.

Se han utilizado datos de crecimiento de más de tres millones de árboles distribuidos en más de 140.000 parcelas forestales de todo el mundo. Esta gran cantidad de datos ha permitido a los investigadores hacer generalizaciones utilizando los tres criterios funcionales mencionados. De este modo, el estudio de las características de los árboles puede ayudar a comprender cómo se relacionan las diferentes especies.

Zavala señala que se trata "de una muestra más de la necesidad de estudios coordinados y cooperativos entre países de todo el mundo si queremos identificar algunos de los principios generales que regulan el mantenimiento de la diversidad biológica y el funcionamiento de los ecosistemas, algo particularmente necesario en este momento en el que el cambio global amenaza con la degradación de muchos ecosistemas".

Referencia bibliográfica: 

 Kunstler, G., Falster, D., Coomes, D.A., Hui, F., Peñuelas, J., et al. Plant functional traits have globally consistent effects on competition. Nature (2015), doi: 10.1038/nature16476

BACTERIAS QUE PROTEGEN DE INFECCIONES A RAÍCES DE VEGETALES

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Se sabe que las bacterias de las raíces forman relaciones simbióticas con las plantas, mejorando el suministro de nutrientes a estas. Sin embargo, lo descubierto en un nuevo estudio indica que dichas bacterias ejercen en realidad un papel mucho más amplio.

Plantas del tabaco que murieron por la infección que las bacterias beneficiosas del suelo podrían haber evitado si hubieran estado presentes. (Foto: © Arne Weinhold, Max Planck Institute for Chemical Ecology, Jena, Alemania)

Durante unos experimentos de campo en Utah, Estados Unidos, unos investigadores descubrieron que una mezcla adecuada de microbiota del suelo influye directamente en la supervivencia de la Nicotiana attenuata, una especie silvestre de planta del tabaco.

El equipo de Ian Baldwin, jefe del Departamento de Ecología Molecular en el Instituto Max Planck para la Ecología Química en Jena, Alemania, constató que las plantas que no habían podido establecer una alianza protectora con las vitalmente importantes bacterias del suelo eran más susceptibles de contraer una enfermedad infecciosa que las podía matar con extrema rapidez.

Los patógenos causantes de la enfermedad se habían acumulado y extendido debido a que los investigadores habían cultivado esta planta nativa de forma continuada en el mismo campo durante 15 años.

Además, se había empleado un medio estéril para la germinación, previa a la plantación en el campo, un procedimiento que evitó que las plantas reclutaran de forma temprana a las bacterias simbióticas, como sí hacen normalmente cuando germinan en la naturaleza.

Los resultados del estudio resaltan la importancia de la rotación de cultivos para evitar la acumulación de gérmenes de enfermedades que surgen de suelo, y revelan la compleja ecología de las plantas, especialmente con respecto a la multitud de microorganismos, beneficiosos o dañinos que interactúan con ellas.

EL NÚMERO DE ÁRBOLES NUEVOS DISMINUYE ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO

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Después de estudiar cinco especies dominantes de 306 puntos repartidos en nueve áreas montañosas del Mediterráneo, un equipo de científicos propone que este patrón de comportamiento podría contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global. Los resultados del estudio sugieren que, para hacer frente al cambio climático, las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento: los nuevos disminuyen pero los que ya están establecidos crecen más.

Selva de Irati en Navarra. / Wikipedia

Tras estudiar el comportamiento de cinco especies dominantes de árboles en áreas mediterráneas de montaña, investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) han comprobado que existe una compensación entre la supervivencia de los nuevos ejemplares y el crecimiento de los ya existentes. Para hacer frente al cambio climático las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento.

El estudio, publicado en Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, se ha centrado en medir el impacto del cambio climático en ejemplares de árboles juveniles (de entre dos y cinco años) bien establecidos y con posibilidades de llegar a adultos en áreas mediterráneas de montaña.

En concreto, los científicos analizaron tres especies cuyo límite de su distribución se encuentra en estas regiones: el pino silvestre (Pinus sylvestris), el pino negro (Pinus uncinata) y el haya común (Fagus sylvatica), y dos propiamente mediterráneas, la encina (Quercus iliex) y el pino laricio (Pinus nigra subespecie salzmmanii).

“Lo que hemos hecho ha sido analizar los patrones de distribución comprobando la abundancia y midiendo el crecimiento de estos ejemplares juveniles de 306 puntos distribuidos en diversos rangos de altitud en nueve regiones montañosas previendo que ante el calentamiento global las especies tienden a elevar su rango de distribución buscando áreas más frescas”, contextualiza Fernando Valladares, investigador del MNCN.

Reemplazo asimétrico de los bosques

Pese a las diferencias notables entre las especies estudiadas, los expertos detectaron un patrón de comportamiento similar en la aparición de nuevos ejemplares. “Hemos visto que se produce un reemplazo asimétrico de las áreas boscosas. Aparecen más ejemplares en las zonas algo más elevadas del área de distribución de cada especie, pero el crecimiento de los nuevos ejemplares es mayor a menor altura”, explica Valladares.

“Se trata de una compensación entre la supervivencia y el reemplazo con nuevos ejemplares. Podría ser una forma de contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global en los límites del área de distribución de las diferentes especies”, continúa.

El cambio climático está alterando la distribución geográfica de las especies en todos los ecosistemas del planeta. En función de la climatología y las barreras que encuentran, las especies se redistribuyen por zonas donde consiguen sobrevivir pero se desconoce hacia dónde se mueven exactamente y la magnitud de este cambio en su distribución real.

“Nuestros resultados destacan la importancia de considerar las diferentes respuestas de una misma especie en cada edad o fase demográfica (juvenil, adulto, senescente) a lo largo del rango climático de su distribución para entender los efectos que el cambio climático podría ejercer en la distribución de especies y las dinámicas de las poblaciones”, concluye Valladares.

Referencia bibliográfica:

Raquel Benavidesa, R., Escuderob, A., Coll L., Ferrandis, P., Gouriveau, F., Hódare, J.A., Ogayaf. R., Rabasag, S.G., Grandag, E., Santamaría, B.P., Martínez-Vilaltaf, J., Zamorae, R., Espelta, J.M., Peñuelas, J.M. y Valladares, F. (2015) "Survival vs. growth trade-off in early recruitment challenges global warming impacts on Mediterranean mountain trees". Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics.

¿QUÉ DETERMINA LA SUPERVIVENCIA O LA MUERTE DE LAS PLANTAS FRENTE AL CALOR?

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Un estudio proteómico ha identificado nuevas proteínas claves en la adaptación de las plantas a las altas temperaturas. Este trabajo es clave puesto que en España este fenómeno, junto con la sequía, son los principales factores que influyen en la producción agrícola.

Arabidopsis thaliana una de las plantas utilizadas en los ensayos de respuesta a calor, en los que se muestra que plantas de siete días desde que han sido aclimatadas (tras someterlas a un tratamiento previo a 38 ºC durante una hora) toleran un tratamiento posterior de 45 ºC durante tres horas / Wikipedia

Uno de los principales efectos del cambio climático es el aumento de la temperatura en diferentes áreas del planeta. Las plantas son muy susceptibles a dichos cambios, pues el calor afecta su crecimiento y reproducción, causando graves pérdidas a nivel mundial en la producción de las cosechas. Este hecho es especialmente relevante en España, ya que las altas temperaturas, junto a la sequía, son los principales problemas ambientales de su producción agrícola.

Entender los mecanismos moleculares que permiten a las plantas adaptarse para tolerar temperaturas severas es uno de los principales objetivo de un grupo de investigación del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), entidad formada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Estos investigadores han logrado identificar qué proteínas se asocian específicamente con la muerte o la supervivencia de las plantas al calor. 

“La respuesta de las plantas a las altas temperaturas es muy compleja y está condicionada a diversos factores como la intensidad y la duración del calor, la velocidad del incremento de la temperatura y el estado de desarrollo de las plantas, entre otros”, explica Mar Castellano, que lidera esta investigación.

En muchas especies, la exposición a una temperatura superior a la óptima, pero moderada, induce en la planta una respuesta adaptativa llamada aclimatación. Esta respuesta involucra una reprogramación molecular profunda que permite a la planta soportar temperaturas que, en otra situación, serían letales. Si se exponen directamente a temperaturas severas, las plantas establecen también una respuesta pero, en este caso, esa reprogramación no es lo suficiente efectiva como para permitir susupervivencia.

Aunque en los últimos años se han identificado un gran número de proteínas involucradas en la respuesta de las plantas a las altas temperaturas, se desconocía hasta qué punto la respuesta al calor que permite su supervivencia se solapa con aquella que deriva en su muerte y qué proteínas regulan de forma específica estos dos procesos.

Para contestar estas preguntas, los investigadores del CBGP han llevado a cabo un estudio proteómico que ha identificado qué proteínas se acumulan y en qué grado en los primeros estadios de la respuesta de plantas del género Arabidopsisa un tratamiento severo de calor que provoca, en un caso, la muerte de la planta, o su supervivencia (si las plantas habían sido previamente aclimatadas).

El estudio ha permitido conocer las proteínas comunes y específicas a los procesos de muerte y adaptación de las plantas a altas temperaturas. Su identificación abre las puertas a futuros estudios biotecnológicos que permitan, mediante el control eficiente de la acumulación de estas proteínas, generar plantas de interés agronómico cuya producción no se vea tan limitada por las posibles olas de calor a las que cada vez más frecuentemente se enfrentan los cultivos.

El trabajo se ha realizado en el marco del proyecto PlantcIRESBiotech, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la convocatoria de “StartingGrants” concedida a Mar Castellano. Este proyecto europeo posee como principal objetivo generar herramientas biotecnológicas que permitan a las plantas mejorar su adaptación a condiciones meteorológicas adversas.

Referencia bibliográfica: 

“Dissectingtheproteomedynamics of theearlyheat stress response leading to plantsurvivalordeath in Arabidopsis”, Plant, Cell & Environment (PCE)

HONGOS DEL OLMO AYUDAN A PROTEGERLO DE LA GRAFIOSIS

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Según un estudio en el que ha participado la Universidad Politécnica de Madrid junto con otros cinco centros europeos de investigación, la salud de algunos olmos y olmedas podría estar relacionada con la flora endófita que habita en el interior de los árboles.

La salud de algunos olmos y olmedas frente a la grafiosis podría estar relacionada con la flora endófita que habita en el interior de los árboles / Juan Antonio Martín

Un investigador de la ETSI de Montes, Forestal y del Medio Natural de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha formado parte de un equipo europeo de investigación para estudiar el perfil nutricional de uno de los hongos patógenos forestales más agresivos –el causante de la grafiosis del olmo– y compararlo con el de otras especies de hongos endófitos aislados de árboles sanos.

El resultado obtenido muestra que algunos hongos que habitan en el interior de los árboles compiten con los patógenos por las mismas fuentes de nutrientes, lo que ayudaría a reducir su crecimiento, protegiendo así a los olmos de la enfermedad.

Los hongos endófitos habitan en el interior de los tejidos de las plantas sin ser causantes de enfermedad. Aunque se han descrito diversas funciones de estos simbiontes, su papel ecológico es aún desconocido en muchos casos. Algunos de estos hongos viven de forma latente en la planta esperando que ésta o alguno de sus órganos mueran para ser los primeros descomponedores de la madera.

En otros casos, algunos patógenos viven de forma endófita en los tejidos hasta que su planta hospedante se debilita por algún factor externo, como por ejemplo la sequía o el ataque de otra plaga o enfermedad. Es entonces cuando estos hongos aprovechan esta debilidad para adoptar un estado de patógenos oportunistas, desarrollándose y causando enfermedad.

Sin embargo, otro tipo de endófitos han sido relacionados positivamente con la salud de sus plantas hospedantes al protegerlas frente al ataque de herbívoros, microorganismos patógenos e incluso daños abióticos. Se ha evidenciado que algunos de estos hongos beneficiosos segregan sustancias perjudiciales para patógenos u organismos plaga. Por otra parte, estos simbiontes podrían estimular los mecanismos de defensa de las plantas, haciéndolas por tanto más resistentes.

Entre los posibles mecanismos que la flora endófita podría ejercer para proteger a las plantas también se encuentra la ocupación de nichos nutricionales dentro de los tejidos, evitando así el acceso a estos nutrientes por parte de los organismos patógenos.

Perfil nutricional de los hongos endófitos

Para estudiar este tipo de mecanismos el equipo de investigadores del que forma parte la UPM ha analizado en detalle el perfil nutricional de uno de los hongos patógenos forestales más agresivos, el causante de la grafiosis del olmo, y lo ha comparado con el perfil nutricional de tres especies de hongos endófitos aislados de árboles sanos.

De las 190 fuentes nutricionales estudiadas, el hongo patógeno fue capaz de utilizar el 54%, mientras que dos de los tres endófitos fueron capaces de metabolizar un mayor número de fuentes de carbono (71 y 60%, respectivamente). El tercer endófito, sin embargo, solo metabolizó el 22% de las sustancias. Otros dos endófitos, que habían sido previamente identificados como agentes potenciales de biocontrol de la grafiosis, mostraron un perfil nutricional que se solapó en gran medida con el del patógeno, particularmente en el caso de algunas sustancias fundamentales para el metabolismo de los hongos como son los azúcares y ácidos grasos.

Además, todos los endófitos utilizaron las sustancias fenólicas con más eficiencia que el patógeno, lo cual sugiere que estos compuestos pueden ser importantes para la estrategia de vida de los endófitos. Este resultado respaldaría el papel sugerido de los compuestos fenólicos como compuestos defensivos de las plantas ante patógenos.

En conclusión, este estudio muestra que determinados endófitos probablemente compiten con los patógenos por las mismas fuentes de carbono en el interior de la planta. Por tanto, la actividad de estos hongos en el hábitat del patógeno (en este caso, el floema y xilema de los olmos) limitaría su crecimiento.

Referencia bibliográfica:

Blumenstein, K.; Albrectsen, B.R.; Martin, J.A.; Hultberg, M.; Sieber, T.N.; Helander, M.; Witzell, J. Nutritional niche overlap potentiates the use of endophytes in biocontrol of a tree disease. BIOCONTROL 60 (5): 655-667. DOI: 10.1007/s10526-015-9668-1. OCT 2015.

LAS SEQUÍAS EXTREMAS MATAN DE SED A LOS ÁRBOLES MÁS ALTOS DE LAS SELVAS TROPICALES

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Por primera vez, los científicos han visto que, ante una falta de agua prolongada, los árboles sufren embolias en su sistema circulatorio y mueren de sed. Las sequías provocadas por el cambio climático podrían causar la muerte de los árboles más altos de los bosques tropicales. 

Imagen del experimento en la selva / CREAF

Un equipo de investigación internacional coliderado por Patrick Mair, de la Universidad de Edimburgo y Maurizio Mencuccini, investigador del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales, advierte que si durante las próximas décadas las lluvias disminuyen tanto como se prevé, los sistemas de transporte del agua en los árboles de la selva tropical podrían colapsarse y provocarles embolias mortales. Los resultados del estudio, publicado en Nature, hacen patente que ni siquiera la selva amazónica resistirá sequías intensas o de larga duración.

Hasta ahora, no se habían identificado los mecanismos que conducían a estos árboles a la muerte durante los episodios de sequía. Investigaciones previas habían sugerido que la falta de agua provocaba que los árboles no pudieran elaborar suficientes azúcares para alimentar su metabolismo, por lo que morían de inanición. Ahora, gracias a este estudio  co-liderado por Maurizio Mencuccini se ha podido saber que no mueren de hambre si no de sed, debido a las embolias que se crean dentro de su sistema circulatorio.

En la selva ser bajito te salva la vida

"Hay que imaginar que cuando la tierra se seca durante un período de sequía prolongada, el agua de dentro de los conductos de los árboles está bajo una gran tensión. Esta tensión puede provocar que dentro de los árboles se rompa el hilo continuo de agua que hay en sus conductos y se formen burbujas que bloqueen la circulación llevándolos a la muerte, similar a lo que ocurre con las embolias humanas ", explica Mencuccini.

Este ha sido el estudio de más larga duración llevado a cabo en una selva tropical. Durante 13 años los investigadores llevaron a cabo un trabajo de campo exhaustivo para evaluar el impacto de la sequía en los árboles en el Amazonas. Gracias a varias técnicas, supervisaron los niveles de azúcar de los árboles y el rendimiento de su sistema de transporte de agua.

Los investigadores encontraron que los árboles afectados por sequías de hasta  diez años tenían la misma cantidad de azúcares en su interior que los árboles que habían vivido en abundancia de agua durante el mismo periodo de tiempo. Igualmente se observó que los árboles afectados por sequía crecían a un ritmo normal hasta el momento de su muerte, por lo que tenían suficientes azúcares para alimentar su metabolismo. Estas observaciones significan que el hambre no fue la causa de su muerte.

En peligro la capacidad de secuestrar carbono de las selvas amazónicas

La descomposición de los árboles muertos por este tipo de embolias inevitablemente comportará una gran descarga de dióxido de carbono a la atmósfera. "Este hecho se vería agravado si tenemos en cuenta que si mueren los árboles más altos, en un futuro, las selvas tropicales estarían pobladas con menor densidad, sin eliminar tanto CO₂ de la atmósfera", comenta desde el CREAF Mencuccini.

El estudio fue financiado por el Natural Environment Research Council, el Consejo Nacional de Investigación de Brasil, la Unión Europea y el Consejo de Investigación de Australia. La obra fue codirigida por la Universidad de Edimburgo, la Universidad Federal de Pará, Brasil y el CREAF, y se llevó a cabo en colaboración con la Universidad Nacional de Australia, las universidades de Leeds y Oxford y centros de investigación del Brasil.

Lucy Rowland, de la Escuela de Geociencias de la Universidad de Edimburgo, y primer autor del estudio, concluye: "Los bosques tropicales tienen un papel clave y influencian el clima global y regional. Comprender la manera en la que los árboles de la selva tropical responden a los cambios a largo plazo en su entorno es esencial para mejorar las predicciones de los impactos del cambio climático en el mundo".

Referencia bibliográfica:

L. Rowland, A. C. L. da Costa,D. R. Galbraith,R. S. Oliveira,O. J. Binks,A. A. R. Oliveira,A. M. Pullen,         C. E. Doughty,   D. B. Metcalfe,            S. S. Vasconcelos, L. V. Ferreira,Y. Malhi,J. Grace,M. Mencuccini& P. Meir, "Death from drought in tropical forests is triggered by hydraulics not carbon starvation",  Nature (2015) doi:10.1038/nature15539

UN INSECTO COMO VECTOR DEL HONGO QUE AFECTA A LOS PINOS DEL NORTE DE ESPAÑA

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El insecto coleóptero (Tomicus piniperda), una de las especies conocidas vulgarmente como barrenillos, podría ser el vector del hongo Fusarium circinatum que causa el chancro resinoso de los pinos en el norte de España . La enfermedad afecta actualmente a plantaciones de pino insigne y pino marítimo en Castilla y León, Cantabria, País Vasco, Navarra, Asturias y Galicia. Así lo confirman científicos de la Universidad de Valladolid.

El hongo patógeno Fusarium circinatum al microscopio./ Diana Bezos

Científicos del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (IUGFS) de la Universidad de Valladolid (UVa) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), situado en el Campus de Palencia, han publicado en la revista Annals of Forest Science una investigación en la que apuntan al insecto coleóptero Tomicus piniperda, una de las especies conocidas vulgarmente como barrenillos, como posible vector del hongo que causa el chancro resinoso de los pinos en el norte de España, Fusarium circinatum.

La enfermedad afecta actualmente a plantaciones de pino insigne Pinus radiata y pino marítimo Pinus pinaster en Castilla y León, Cantabria, País Vasco, Navarra, Asturias y Galicia. Su principal síntoma es la presencia de chancros con abundante resina tanto en el tronco como en las ramas que pueden provocar la muerte del árbol, por rotura del tronco o por desecación de la copa.

Fusarium circinatum, su agente causante, es un hongo fitopatógeno que entra al árbol a través de heridas de origen biótico (relacionadas con la propia naturaleza), como las horadadas por los barrenillos, o de origen abiótico (ajenas a la naturaleza), como las heridas de poda, y va avanzando por los tejidos del árbol liberando enzimas fitotóxicas y micotoxinas que necrosan los tejidos.

La investigadora del IUGFS Dianza Bezos trabaja desde hace cinco años, en el marco de su tesis doctoral, en el estudio de los factores que afectan a la epidemiología de Fusarium circinatum en el norte de España, bajo la dirección de los profesores Julio Díez Casero y Mercedes Fernández.

Según detalla Bezos, “el interés en estudiar la epidemiología de este patógeno reside en la importancia que tiene tanto la distribución de esta enfermedad a lo largo del mundo como el número de árboles afectados".

Son muchos los factores que facilitan la distribución del patógeno aumentando así la incidencia de la enfermedad y, entre ellos, la investigadora destaca el papel de lo barrenillos que, al alimentarse y criar bajo la corteza de los pinos o en el interior de las ramas de pinos infectados por el patógeno, dispersan las esporas del patógeno, siendo, en muchas ocasiones, capaces de inocularlo en árboles sanos.

Toma de datos y muestreo en parcelas de Cantabria

En primer lugar, los investigadores llevaron a cabo una toma de datos y un muestreo en campo en parcelas de pino insigne en Cantabria afectadas por la enfermedad. La toma de datos consistió en una observación de los síntomas de la enfermedad en estas parcelas, que resultaron tener relación con la presencia de heridas de poda en el tronco del árbol. Por otro lado, el muestreo se basó en recoger barrenillos de diferentes especies y estudiar los hongos que llevaban asociados, centrándose en el género de hongos del patógeno (Fusarium).

A partir de los datos obtenidos en este muestreo inicial, el equipo científico decidió estudiar las dos especies de insectos que parecían tener un papel más relevante en la dispersión de Fusarium circinatum: Tomicus piniperda y Pityophthorus pubescens.

“El trabajo pone de manifiesto la posibilidad de que T. piniperda sea un vector de F. circinatum en nuestro área de estudio. Esto indica que esta especie podría transportar el patógeno y más tarde inocularlo tanto bajo la corteza como en el interior de los ramillos de copa. En esta línea, la alimentación de maduración y la invernación son los momentos más susceptibles para la inoculación del patógeno", subraya.

Mientras, Pityophthorus pubescens mostró una asociación débil con F. circinatum en el área de estudio. De este modo, “el papel de T. piniperda parece ser más importante en nuestra área de estudio que el de P. pubescens, debido a la alimentación que el primero lleva a cabo en árboles sanos", agrega.

Poda no recomendada en las plantaciones afectadas

Conocer en profundidad los factores que afectan a la epidemiología de Fusarium circinatum tiene además implicaciones económicas, ya que la especie de pino más susceptible a esta enfermedad, Pinus radiata, es muy rentable en lo que a producción de madera se refiere. Tiene un crecimiento muy rápido y se caracteriza por la rectitud de sus fustes, y la presencia del patógeno en estas plantaciones provoca grandes pérdidas económicas en la industria maderera.

El estudio ha permitido comprobar que la presencia de heridas de poda aumenta el riesgo de infección por el patógeno, lo que incrementaría la presencia de chancros y de deformación en el tronco. Por ello, asegura la investigadora, “la poda no es recomendable en plantaciones afectadas por la enfermedad, ya que la deformación causada por los chancros haría los troncos inservibles en la industria maderera".

Para seguir avanzando en esta línea, la científica cree que sería importante estudiar otras especies de barrenillos presentes en las plantaciones de pino insigne. Asimismo, destaca el interés en profundizar en el estudio del clima.

“La presencia de nieblas, la elevada humedad ambiental y la cercanía de las plantaciones a la costa son factores determinantes para la distribución de la enfermedad en todo el mundo y también en nuestro país, por lo que habría que centrar esfuerzos en el estudio del clima y su relación con la enfermedad, especialmente en un escenario de cambio climático en el que tanto plagas como enfermedades pueden aumentar su distribución", recalca. Finalmente, subraya la importancia de enfocar la gestión de las masas forestales a solucionar los problemas asociados a la enfermedad.

Referencia bibliográfica:

Bezos, D., Martínez-Álvarez, P., Diez, J.J., Fernández, M.M. (2015). “The pine shoot beetle Tomicus piniperda as a plausible vector of Fusarium circinatum in northern Spain". Annals of Forest Science DOI: 10.1007/s13595-015-0515-4.

ÁRBOLES GRANDES, LOS PRIMEROS EN MORIR ANTE UNA SEQUÍA

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En una investigación sobre los bosques de todo el mundo, desde arboledas en terrenos semiáridos hasta selvas tropicales, orientada a determinar cómo el tamaño de un árbol influye en su respuesta ante la sequía, se ha constatado que los que son grandes sufren más que los pequeños durante y después de las sequías, y si bien ya había teorías que sugerían que este debería ser un patrón común a escala global, el nuevo estudio confirma el concepto gracias a una inspección mundial de 38 bosques.

La sequía y los incendios están entre las principales causas de muerte prematura de árboles. (Foto: USDA)

Estudios anteriores en unos pocos lugares habían mostrado que los árboles grandes padecen más que los pequeños durante y después de las sequías, pero ahora el equipo de Nate McDowell, del Laboratorio Nacional estadounidense de Los Álamos en Nuevo México, ha sido el primero en verificar que esta tendencia es generalizada y no solo limitada a lugares muy concretos.

Por desgracia, y aunque la muerte de árboles pequeños puede afectar a la composición de la población vegetal de un entorno, la muerte de árboles grandes tiene un impacto mucho peor en el ecosistema y en la salud del clima, especialmente debido al importante papel que juegan los árboles en el ciclo del carbono.

Además, los árboles grandes transpiran, o liberan, más agua hacia la atmósfera, refrescando la tierra y sosteniendo la formación de nubes, lo cual afecta a cuánta radiación solar es reflejada de vuelta al espacio, y a las precipitaciones. También desempeñan un papel clave en la biodiversidad, creando entornos de los que muchas especies animales y vegetales dependen.

Los árboles grandes son más vulnerables, en parte debido a su fisiología: es más difícil para ellos transportar agua y nutrientes hasta sus hojas, y sus exigencias de evaporación son más altas. Adicionalmente, los árboles grandes con copas altas en el dosel arbóreo (cubierta forestal) están expuestos a una radiación solar mayor, y la capacidad de transportar agua a su follaje es más baja.

Información adicional

VEGETALES CONVERTIDOS EN ZOMBIS

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Se inicia como un cuento de hadas que más tarde se convierte en una historia de terror: plantas con deliciosas flores, rodeadas por un gran número de insectos. Normalmente, unos y otras se benefician del encuentro: los insectos se alimentan del polen y néctar vegetales, y al hacerlo polinizan las flores y así aseguran la supervivencia de las plantas. Sin embargo, en ocasiones algunos insectos, en este caso cicadélidos (chicharritas), parecidos ligeramente a saltamontes, pueden provocar en las plantas un desastre que estas no son capaces de superar.

El estudiante de posgrado Florian Rümpler, de la Universidad de Jena, es el autor principal del estudio, el cual explica cómo los fitoplasmas destruyen el ciclo vital de las plantas infectadas. (Foto: Jürgen Scheere/FSU)

Los insectos culpables del desastre transmiten bacterias, llamadas fitoplasmas, que destruyen el ciclo de vida de las plantas. En vez de florecer, los especímenes afectados forman solo estructuras de hojas vestigiales, lo que sabotea su reproducción sexual. Estas plantas se convierten en muertas vivientes. Al final, solo sirven para propagar las bacterias. Por tanto, muchos especialistas llaman también a estas plantas “zombis'”.

El equipo de Günter Theißen y Florian Rümpler, de la Universidad Friedrich Schiller, en Jena, Alemania, acaba de conseguir realizar una contribución notable al conocimiento de las razones biomoleculares de este fenómeno. Estos científicos han logrado explicar cómo interfieren los parásitos en el desarrollo de las plantas de una forma tan desastrosa, causándoles la existencia “zombi”.

Uno de los principales culpables es una proteína llamada SAP54. Esta proteína procede de las bacterias y posee un fuerte parecido estructural con las proteínas que forman un complejo regulador dentro de la planta, el cual permite el desarrollo normal de la floración. Basándose en estudios de modelado, el equipo de Theißen y Rümpler ha podido mostrar que la SAP54 imita muy bien la estructura de ciertas proteínas en las plantas infectadas. Su parecido es tan perfecto que estas se conectan con la SAP54 en vez de con sus propias proteínas. Esto acaba llevando a la degradación de las proteínas, de forma que ya no pueden cumplir su función normal dentro de los complejos reguladores del desarrollo de la floración. Esto impide la formación de pétalos y órganos florales.

LAS RAÍCES, TALLOS Y HOJAS DE LAS PLANTAS SE COORDINAN

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Las plantas disponen de un sistema de coordinación eficaz entre sus órganos (hojas, tallos y hojas) que a pesar de su especialización, trabajan conjuntamente entre ellos, más de lo que se pensaba. Así lo reflejan los análisis efectuados por investigadores de la Universidad de Córdoba y el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla en cerca de 40 especies vegetales de Sierra Nevada.

Científicos de la Universidad de Córdoba toman muestras vegetales en Sierra Morena. / Rafael Villar

Las plantas, al igual que otros seres vivos, presentan distintos órganos especializados según su función. Así, las hojas están especializadas en captar la luz, las raíces en absorber el agua y los nutrientes del suelo, y el tallo en transportarlos a las hojas. Dada la diversificación de funciones, se podría esperar que las características de los distintos órganos fueran muy diferentes.

Actualmente, en ecología vegetal existe un intenso debate sobre si estas características o atributos (llamadas rasgos funcionales) de las hojas, tallos y raíces funcionan de forma coordinada o no. La aclaración sobre este dilema aportaría luz a cómo funcionan las plantas y así poder predecir mejor los efectos potenciales de los cambios ambientales, como aquéllos derivados del cambio climático, sobre la composición de las comunidades vegetales.

En este marco, el Área de Ecología de la Universidad de Córdoba y el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS-CSIC) han colaborado en un estudio a escala local, en Sierra Morena, donde se ha analizado la coordinación funcional de rasgos localizados en hojas, tallos y raíces en 38 especies de plantas leñosas pertenecientes a nueve comunidades vegetales seleccionadas a lo largo de un gradiente de humedad del suelo. “Por medio de este trabajo, se confirma que esta coordinación general entre órganos existe”, explica Rafael Villar, del Área de Ecología de la UCO. 

El estudio, que pertenece a la tesis doctoral de Enrique G. de la Riva y ha sido publicado en la revista Journal of Vegetation Science, muestra una gran coordinación entre los rasgos funcionales de los diferentes órganos. Por ejemplo, las especies que presentaron una alta densidad en el tallo, también la mostraron a nivel de hoja y raíz.

Estos resultados apoyan la existencia de lo que se denomina un ‘espectro de economía’ a nivel de la planta entera en especies leñosas mediterráneas. Las hojas siguen este patrón. Por un lado, hay hojas finas, con un bajo peso específico, que presentan una alta concentración de nitrógeno en la hoja. Estas características se vinculan con una alta tasa de fotosíntesis.

En el extremo opuesto hay plantas con las características opuestas, con un alto peso específico y con baja concentración de nitrógeno. Si se trazara una línea, se observaría que no hay plantas con hojas que se salgan de ese patrón general. El trabajo permite apoyar la existencia de este espectro, publicado por primera vez en Nature y en el que participó el profesor Villar.

Misma coordinación en comunidad

 Por otro lado, esa misma coordinación entre órganos se ha comprobado a nivel de comunidad, encontrándose valores de coordinación aún más altos. Además, encontramos que la distribución de las distintas comunidades a lo largo de un gradiente de humedad en el suelo siguió un patrón muy definido.

Así, las zonas con menor disponibilidad de agua están dominadas por comunidades en las que las especies presentan un uso más conservativo de los recursos, mientras que en zonas más húmedas dominan las especies con una estrategia más adquisitiva, con un uso más derrochador de los recursos.

Sin embargo, esta coordinación entre órganos se vuelve débil o desaparece cuando restringimos el análisis a grupos de especies que coexisten bajo un determinado ambiente, sugiriendo que la diversificación de estrategias dentro de una comunidad (a menor escala espacial) no está relacionada con el espectro de economía.

Aún está por determinar qué efectos tiene el cambio global en plantas con diferentes grados de coordinación. “Sería de esperar que aquellas especies con una coordinación más débil entre órganos sufrieran más los efectos de un incremento de temperatura y disminución de la precipitación debido al cambio climático”, explica Villar. “Esto podría ocurrir con especies que tuvieran hojas con un gran gasto de agua, pero con un tallo con una baja conducción de savia”.

El estudio está hecho con plantas leñosas para el conocimiento científico en torno a este tipo de plantas. La mayoría de estudios científicos tienen por objeto las plantas herbáceas, cuyo ciclo vital es más corto y simple. Por otro lado, el papel ecológico que tienen las plantas leñosas que forman los bosques y matorrales es mucho más importante que las herbáceas en términos de biomasa o como sumideros de carbono.

Referencia bibliográfica:

De la Riva, E. G., Tosto, A., Pérez-Ramos, I. M., Navarro-Fernández, C. M., Olmo, M., Anten, N.P.R., Marañón, T., & Villar, R. (2015). ‘A plant economics spectrum in Mediterranean forests along environmental gradients: is there coordination among leaf, stem and root traits?’ Journal of Vegetation Science. DOI: 10.1111/jvs.12341

UNA ESPECIE DE SABINA FAVORECE EL DESARROLLO DE OTRAS PLANTAS

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La alta montaña mediterránea atesora una gran biodiversidad de plantas pero su persistencia está seriamente amenazada por el cambio climático. Al estudiar las interacciones de la vida vegetal, un equipo de la Universidad de Valladolid ha descubierto, a partir del estudio de los anillos de crecimiento de los árboles, que la sabina rastrera (Juniperus sabina L.) favorece el crecimiento de otras plantas de muy diversas formas y a distintos niveles. El trabajo aporta información de gran interés para la conservación de este ecosistema.

Alta montaña mediterránea, con sabina rastrera en primer plano. / Ana Isabel García-Cervigón

Investigadores del Laboratorio de Botánica de la Universidad de Valladolid (UVa) han realizado hallazgos sobre las interacciones que se producen entre plantas de las montañas mediterráneas. En concreto, han estudiado cómo la sabina rastrera (Juniperus sabina L.) favorece el desarrollo de otras plantas, una información de gran interés para trabajar en su conservación y enfrentar los efectos de los principales motores de cambio global: el cambio en los usos del suelo (el abandono de usos tradicionales agrarios extensivos –agricultura y ganadería–) y el cambio climático.

Según los investigadores, la alta montaña mediterránea atesora una gran biodiversidad de plantas pero su persistencia está seriamente amenazada. En relación con el cambio climático, un aumento de la temperatura y una disminución de las precipitaciones acrecentará el estrés climático que soportan estas plantas.

En este contexto, para favorecer su conservación es necesario comprender los mecanismos que configuran estos ecosistemas y así poder predecir su dinámica futura. En esta línea trabaja desde hace cinco años una de las investigadoras del Laboratorio de la UVa, Ana García-Cervigón, quien ha defendido recientemente su tesis doctoral.

Como explica la científica, las interacciones entre plantas son una de las principales fuerzas que definen y controlan la estructura de las comunidades vegetales. Estas relaciones pueden ser positivas (conocidas como facilitación) o negativas (conocidas como competencia), y su signo depende del contexto ambiental. En ambientes duros, donde los recursos escasean, predominan las interacciones positivas y las plantas se favorecen mutuamente, mientras que en ambientes más benévolos y con mayor disponibilidad de recursos la competencia aumenta.

Las montañas mediterráneas son ambientes duros para las plantas desde un punto de vista climático, puesto que el frío del invierno y la sequía del verano limitan el período adecuado para el desarrollo vegetal y, por tanto, es esperable que las interacciones positivas entre plantas jueguen un papel importante en la estructuración de las comunidades y en el funcionamiento de las poblaciones y los individuos.

Es el caso de la sabina rastrera, una especie de las montañas mediterráneas que desempeña un papel muy importante en la organización de la vida vegetal en estos ecosistemas. “La sabina rastrera mejora las condiciones de humedad y nutrientes del suelo y de este modo favorece el desarrollo de otras plantas cuando estas crecen bajo su copa, es decir, las facilita", detalla García-Cervigón, autora principal del estudio publicado en Oecologia.

Las pistas que dejan los anillos de crecimiento

Aunque el papel de este arbusto como facilitador de otras plantas ya había sido demostrado en algunos estudios previos, el trabajo aporta un enfoque novedoso: el dendrocronológico. “Al tratarse de una especie con anillos de crecimiento su análisis puede ser potencialmente incluido como complemento a los estudios ecológicos habituales. Hasta el inicio de esta tesis no se había trabajado con los anillos de crecimiento de esta especie", recuerda.

La dendrocronología permite así incluir una perspectiva temporal. “Las plantas forman un anillo en el tallo o tronco por cada año de vida y, como consecuencia, los anillos de crecimiento acumulan información de todos estos años", subraya la experta.

"Contando todos los anillos podemos saber la edad exacta de una planta de forma inmediata y además podemos ver, por ejemplo, variaciones en su crecimiento en grosor de un año a otro que estarían relacionadas con las condiciones ambientales de cada año: en años mejores (más húmedos y menos calurosos en verano) los anillos serán más anchos, mientras que en años más duros (con una sequía estival intensa) los anillos serán mucho más estrechos", precisa García-Cervigón.

El principal hallazgo de la tesis ha sido que la sabina rastrera afecta a otras plantas de muy diversas formas y a distintos niveles, por ejemplo modificando el modo en que adquieren e invierten los recursos a nivel individual o alterando distintos parámetros demográficos (como el crecimiento o la reproducción) a nivel poblacional.

“Las interacciones entre plantas son una de las principales fuerzas que intervienen en la estructuración de las comunidades vegetales, pero las relaciones de unas plantas con otras son complejas de evaluar y afectan a muchos aspectos diferentes", agrega la investigadora.

Estos resultados implican que el hecho de tener una visión general de las interacciones entre plantas no es suficiente para poder llegar a entender el funcionamiento de los ecosistemas, sino que es necesario precisar efectos sobre los individuos, las poblaciones y las comunidades para poder trabajar en su conservación.

Además, estas conclusiones podrían hacerse extensivos a otras plantas nodriza (es decir, otras plantas que también actúan como facilitadoras, igual que la sabina rastrera) tanto en montañas mediterráneas como en otros ecosistemas, aunque sería necesario realizar estudios específicos.

Por otra parte, el trabajo pone de manifiesto el potencial del estudio de los anillos de crecimiento como complemento a las técnicas ecológicas clásicas y en formas de vida distintas a los árboles (con arbustos y herbáceas perennes), y abre muchas posibilidades de estudio con distintas especies y sobre diversos aspectos ecológicos además de las interacciones entre plantas.

Referencia bibliográfica:

García-Cervigón, A. I., Linares, J.C., Aibar, P., Olano, J. M. (2015). “Facilitation promotes changes on leaf economics traits of a perennial forb". Oecologia 179: 103-116.

EL ANCESTRO DE LAS PLANTAS TERRESTRES ESTABA PROGRAMADO PARA SALTAR A LA ORILLA

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El alga a partir de la cual se originó la vida terrestre ya sabía cómo sobrevivir en tierra antes de abandonar el agua. Según un nuevo estudio, el antepasado acuático estaba genéticamente preadaptado para relacionarse con hongos y bacterias, como lo hacen las plantas terrestres para nutrirse del suelo.

Antocerotas. / RJB

Cuando el ancestro de las plantas actuales realizó con éxito la transición del medio acuático al inhóspito medio terrestre hace 450 millones de años, cambió el planeta. Se alteró el clima radicalmente y se sentaron las bases para la vasta diversidad terrestre.

Según un estudio internacional, con participación del Real Jardín Botánico (CSIC), el ancestro acuático de las plantas terrestres ya sabía cómo sobrevivir en tierra antes de abandonar el agua. Estaban programados para dar el salto a la orilla. Pero la transición al medio terrestre seguía siendo un misterio para los científicos.

El trabajo, publicado en la revista científica PNAS, revela que el ancestro de las plantas terrestres tenía ya la capacidad de vivir en tierra, antes incluso de transformarse en la primera planta que colonizaría la tierra. 

“Este hallazgo es importante porque nos ayuda a desentrañar la historia de cómo las primeras plantas terrestres surgieron a partir de algas de agua dulce, de cómo constituyeron relaciones simbióticas con microorganismos como hongos y bacterias y de cómo transformaron el medio terrestre para que fuese habitable”, señala Lisa Pokorny Montero, investigadora del Real Jardín Botánico (CSIC), quien en la actualidad trabaja en el Botánico de Kew de Londres (Reino Unido).

“Además, comprender las rutas genéticas implicadas podría ayudar a ingenieros agrónomos a dilucidar otras rutas semejantes, posiblemente conservadas en plantas como cereales y algas verdes, con aplicaciones en producción de biocombustibles y que ahora requieren el uso de cantidades considerables de fertilizantes químicos”, añade la investigadora española.

Interacción entre plantas terrestres y hongos simbióticos

“Esperábamos que estos mecanismos hubiesen surgido coincidiendo con la transición de las plantas al medio terrestre”, explica Jean-Michel Ané, profesor de microbiología y agronomía de la Universidad de Wisconsin en Madison (EEUU) y coautor. “La sorpresa fue encontrar en las algas los mecanismos que permiten a las plantas terrestres interaccionar con hongos simbióticos”, recalca el científico.

Este descubrimiento muestra por primera vez que las algas ya tenían la capacidad de interaccionar con microbios beneficiosos en el medio acuático. “Sin el desarrollo de esta pre-adaptación en algas la Tierra sería hoy un lugar muy distinto”, apunta Pierre-Marc Delaux, primer autor e investigador postdoctoral en UW-Madison.

En la actualidad, muchas especies de plantas dependen de relaciones simbióticas con microorganismos para desarrollarse. Famosa es la asociación de las legumbres con bacterias fijadoras de nitrógeno.

Pero muchas otras especies de plantas dependen de relaciones con hongos para transformar químicamente los minerales del suelo en formas que puedan beneficiar a dichas especies. "La adquisición eficaz de nutrientes minerales fue posiblemente uno de los iniciales retos a los que las primeras plantas terrestres tuvieron que enfrentarse", subraya Ané.

“La asociación entre plantas, algas y hongos probablemente desempeñó un papel realmente importante en la capacidad de las plantas de colonizar el medio terrestre”, cuenta el científico. “De hecho, muchos pensamos que las plantas pudieron colonizar la tierra como resultado de su capacidad para asociarse a hongos simbióticos”. Los genes necesarios para inducir la simbiosis entre plantas y microorganismos probablemente aparecieron en un ancestro común a las algas verdes y a las plantas terrestres, añade Ané.

Algas zignematofíceas. Izquierda: Muelas del pan (Roya obtusa). Derecha: Galende Lago de Sanabria (Netrium interruptum). / Antonio Guillén Oterino

Antes de este estudio no sabía mucho sobre la asociación entre algas y hongos. Las rutas genéticas empleadas en plantas para establecer simbiosis con hongos eran conocidas en hepáticas, un ancestral linaje de plantas hermano al resto de plantas terrestres. Las hepáticas medran, principalmente, en ambientes húmedos por todo el mundo y sus fósiles constituyen la primera evidencia de la transición de las plantas al medio terrestre.

“Anteriormente habíamos identificado estos mecanismos en hepáticas, pero no en algas”, indica Ané. Aunque se habían encontrado microorganismos asociados a algas, se pensaba que eran patógenos y no simbiontes. “Nadie ha estudiado estas asociaciones en algas de agua dulce. Pensamos que algunas de estas asociaciones pueden ser beneficiosas”, declara.

Las características genéticas de plantas, animales y microbios tienden a estar conservadas y a ser reutilizadas a lo largo de su historia evolutiva. El descubrimiento de las rutas genéticas que faculta la asociación con microorganismos beneficiosos tanto en algas como en cereales, que hoy en día requieren gran cantidad de fertilizantes químicos en su producción, podrían permitir diseñar formas más eficientes de adquisición de nutrientes en plantas, reduciendo de forma notable el uso de fertilizantes químicos en la agricultura y en la producción de biocombustibles.

NUESTRO PLANETA ALBERGA TRES BILLONES DE ÁRBOLES

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¿Cuántos árboles hay en la Tierra? La respuesta podría ser difícil de imaginar, sin embargo, un equipo de investigación de más de 15 países y liderado por EE UU ha estimado la cifra en tres billones de árboles. A pesar de esta aparente gran cantidad, el número total de árboles ha disminuido en un 46% desde el inicio de la civilización humana y la tasa de pérdida de masa forestal debido a la deforestación y la actividad humana es de 15.000 millones de árboles cada año.

Según el nuevo estudio, existen 422 árboles por persona, una cantidad ocho veces superior a los cálculos anteriores. / Thomas Crowther

Hasta ahora, la estimación global de bosques se obtenía a partir de imágenes por satélite de las áreas forestales, pero la información que se generaba no era del todo precisa. Por esta razón, un grupo de investigación internacional decidió crear un mapa de la distribución mundial de los árboles por kilómetro cuadrado.

El estudio, que se publica esta semana en Nature, revela que sobre la Tierra existen tres billones de árboles, lo que supone 422 árboles por persona, una cantidad ocho veces superior a los cálculos anteriores (61 árboles por persona). Sin embargo, a pesar de esta cifra, el número total de árboles ha caído en un 46% desde el comienzo de la civilización humana.

Además, en la actualidad, “la tasa de pérdida forestal –provocada por la deforestación, el cambio en el uso de la tierra y la gestión forestal– es de 15.000 millones de árboles cada año”, advierte a Sinc Thomas Crowther, autor principal del trabajo e investigador en el Yale School of Forestry & Environmental Studies de la Universidad de Yale (EE UU).

“Esto repercute en la concentraciones de carbono de la atmósfera, así como en los miles de otros servicios que proporcionan los bosques”, añade con preocupación el científico que subraya que la densidad de árboles disminuye cuando aumenta la población humana.

Los resultados de la investigación indican que el número de árboles en el mundo varía en función de la actividad humana. Para los investigadores, el impacto negativo del ser humano en los ecosistemas naturales es claramente visible en pequeñas áreas, como demuestra el nuevo mapa. Las decisiones históricas del uso de la tierra han dado forma a los entornos actuales.

Con la nueva distribución, obtenida a partir de imágenes por satélite, inventarios forestales a pie de campo, y tecnologías de supercomputación, el equipo en el que han participado 15 países describe el estado actual de los bosques mundial para que científicos, ecologistas y políticos lo entiendan y tomen medidas. “Pero no hemos descubierto ningún otro posible sumidero de carbono”, asegura Crowther.

Mapa de la densidad forestal mundial. / Thomas Crowther et al.

Los bosques boreales, los de mayor densidad

Para lograr un cálculo más preciso, los científicos usaron casi medio millón de estimaciones de la densidad de árboles obtenidas a partir de personas que los contaban a pie de campo. A esto añadieron las características medioambientales (temperatura, humedad, estado del suelo y nivel de actividad humana) y la información de densidad de 400.000 terrenos forestales.

“Si el número de árboles aumenta en zonas húmedas, podemos empezar a predecir cuántos árboles están relacionados con la humedad en esa área”, indica el investigador estadounidense. El mapa les ha permitido así obtener la distribución de los árboles que varía en función de cada paisaje.

Según el trabajo, las masas forestales con mayor densidad de árboles son los bosques boreales de las regiones subárticas de Rusia, Escandinavia y Norteamérica. Pero las mayores áreas forestales se encuentran, con diferencia, en los trópicos, donde habitan cerca del 43% de los árboles de todo el mundo. Solo el 24% está en las regiones boreales y el 22% en las zonas templadas.

Para Crowther, el mapa también representa una distribución de la estructura de los ecosistemas. “Aporta información sobre las áreas donde viven diferentes plantas y animales, y dice cuánto carbono se almacena en esas áreas”, comenta a Sinc Crowther. En definitiva, el estudio muestra los esfuerzos que aún quedan por hacer para recuperar los bosques.

Referencia bibliográfica:

Thomas Crowther et al. “Mapping tree density at a global scale” Nature 2 de septiembre de 2015 doi:10.1038/nature14967

LAS FLORES POLINIZADAS POR INSECTOS TIENEN UNA FRAGANCIA MÁS FUERTE QUE LAS FECUNDADAS CON EL VIENTO

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Un estudio llevado a cabo por un equipo de investigadores del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales ha comprobado que la polinización por insectos aumenta la emisión de las moléculas responsables del olor de las flores. Las fragancias de las flores son necesarias para atraer a los insectos y garantizar el intercambio de polen con otras flores.

Maniola jurtina pol·linitzant la flor de Sant Joan (Helichrysum stoechas). / CREAF

La fragancia de las flores depende del tipo de polinización. Así lo confirma un equipo de investigadores del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF), dirigido por Josep Peñuelas, que ha comprobado que las flores polinizadas por insectos liberan más variedad y más cantidad de compuestos químicos responsables de su perfume que las polinizadas con el viento. El trabajo se publica en la revista Biochemical Systematics and Ecology.

Las plantas con flor tienen diferentes estrategias para reproducirse y no todas huelen igual. Por un lado, las plantas anemófilas se polinizan con el viento "como los olivos, que tienen flores con polen que se desprende y es transportado fácilmente con el viento", dice el investigador del CREAF y primer autor del estudio Gerard Farré-Armengol.

Por otra parte, las plantas entomófilas se reproducen gracias a los insectos, que transportan el polen de una flor a otra a la vez que se alimentan del néctar de las flores, "la flor de San Juan, por ejemplo, tiene una de las fragancias más características y es especialmente atractiva para los insectos", dice Farré-Armengol.

El estudio ha analizado las moléculas responsables del perfume de las flores. Son los llamados compuestos orgánicos volátiles (VOC, por sus siglas en inglés) y principalmente son terpenos y sus derivados. El contenido de estos compuestos químicos es mucho más elevado en las plantas entomófilas, lo que demuestra que las plantas que se polinizan por insectos tienen una fragancia más potente y detectable.

Los investigadores atribuyen estas diferencias a que las flores entomófilas necesitan atraer a los insectos con señales, que pueden ser visuales con los colores vistosos de los pétalos, o bien químicas, producidas por los compuestos volátiles percibidas con el olfato.

"Las flores y los insectos han evolucionado conjuntamente y han desarrollado unos mecanismos de atracción y detección respectivamente muy perfeccionados de que ambos se benefician", explica Farré-Armengol. También se ha constatado que las flores liberan un tipo de compuestos volátiles u otro dependiendo del grupo de insectos que las polinizan. "Por ejemplo, las flores polinizadas por mariposas no tienen la misma fragancia que las que normalmente se polinizan por abejas", comenta Farré-Armengol.

Oler bien para salvar la descendencia

Algunas plantas como el tomillo o la salvia son entomófilas y dejan la puerta abierta a los insectos polinizadores, pero a la vez pueden fecundarse a sí mismas para que sus gametos masculinos y femeninos son compatibles.

"Se trata de una estrategia de reproducción útil cuando hay pocos insectos polinizadores al alcance", dice Farré-Armengol. Hasta ahora se consideraba que estas especies autocompatibles no necesitaban emitir señales químicas muy potentes porque si podían autoreproducirse la polinización cruzada mediante la intervención de los insectos quedaba en un segundo plano. Sorprendentemente, el estudio revela que estas plantas entomófilas y autocompatibles son las que tienen las fragancias más potentes y más diversas.

"El hecho de encontrar fragancias fuertes en plantas que podrían reproducirse ellas mismas remarca aún más el papel de los insectos polinizadores en los ecosistemas. Las plantas prefieren que las polinicen estos animales para que así intercambien el polen con flores de otras plantas. De esta manera mantienen la variabilidad genética de los individuos y aseguran la supervivencia de la especie", concluye el investigador Farré-Armengol.

LAS PLANTAS JUEGAN A PIEDRA, PAPEL Y TIJERAS

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Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos participan en un estudio que muestra cómo las interacciones competitivas entre las plantas permiten aumentar el número de especies que pueden convivir. Estas 'redes intransitivas', más conocidas como el juego de 'piedra, papel y tijeras', permiten que casi todas las comunidades de plantas convivan juntas sin que haya una ganadora total que derrote a todas las demás. El trabajo podría explicar los procesos que mantienen la diversidad.

Bosque de frondosas con sotobosque de helechos. / Wikipedia

El F.C. Barcelona o el Real Madrid ganan la liga con frecuencia, pero esto no significa que ambos equipos vayan a ganar siempre al resto, ya que no es raro verlos ‘pinchar’ frente a otros equipos menos favoritos. Aparentemente sucede lo mismo con las plantas, algunas especies son el F.C. Barcelona o el Real Madrid de las plantas y dominan mucho más que las otras, es decir, tienen más cobertura (o puntos en la liga, siguiendo con la analogía futbolística).

Siempre se ha pensado que estas especies pueden ganar a todas las demás. Sin embargo, un reciente artículo, publicado en Ecology Letters y liderado por científicos de la Universidad Rey Juan Carlos y la de Berna (Suiza), ha demostrado que esto no es del todo cierto.

Utilizando un método muy novedoso y la combinación de los datos generados en los proyectos BIOCOM y observatorios de biodiversidad, el equipo internacional de científicos cuantificó el número de veces que las plantas dominantes ‘pinchaban’ frente a otras menos favoritas. El resultado aporta una medida para calcular en qué proporción las comunidades vegetales difieren de una jerarquía total (que sería, por ejemplo, si el Real Madrid gana siempre a todos los equipos, sin excepción).

No hay un ganador total

Los ecólogos llaman ‘redes intransitivas’ a la falta de esta jerarquía, aunque se conoce mejor como el juego de ‘piedra, papel y tijeras’. En este conocido juego, las tijeras ganan al papel, pero no a la piedra, y el papel a su vez gana a la piedra. En otras palabras, uno de los tres miembros de la comunidad ‘piedra, papel, tijeras’ pierde con uno de los competidores y gana contra el otro, de forma que no hay un ‘ganador total’ que derrote a todos los demás.

“Este estudio y la metodología desarrollada nos permiten entender mejor los mecanismos que hacen posible que tantas especies puedan convivir juntas y comprobar cuáles de ellos deben ser promovidos para evitar la pérdida de biodiversidad causada por actividades humanas”, señala el profesor de la URJC Fernando Maestre, coautor del estudio y líder del proyecto BIOCOM, financiado por el programa Starting Grants del Consejo Europeo de Investigación.

Por tanto, valorar si las plantas juegan a ‘piedra, papel y tijeras’ no es una mera cuestión de curiosidad: “Evaluar este proceso nos permite explicar mejor por qué en algunos sitios muchas especies de plantas pueden convivir a pesar de que la variedad de recursos por los que compiten no es muy grande”, apunta Santiago Soliveres Codina, investigador post-doctoral de la Universidad de Berna (Suiza) y líder del estudio.

“Además, si conseguimos ser capaces de explicar los procesos que mantienen la diversidad, también podemos imitarlos para mitigar la pérdida de biodiversidad que estamos provocando con nuestras acciones”, añade Soliveres.

En este estudio, los científicos no sólo demuestran que la inmensa mayoría de las más de 1.500 comunidades estudiadas juega habitualmente a ‘piedra, papel y tijeras’, sino que también este proceso se relaciona con un mayor número de especies que pueden convivir. Además, estas ‘redes intransitivas’ pueden evitar parcialmente la pérdida de biodiversidad predicha para futuros escenarios climáticos.

Sin embargo, las acciones humanas reducen la variabilidad ambiental presente de manera natural en los ecosistemas (como fertilizar los campos, por ejemplo) y disminuyen la posibilidad de que las plantas lleven a cabo este proceso, incrementando la pérdida de especies que ya de por sí se deriva de estas actividades.

Referencia bibliográfica:

Soliveres, S., F. T. Maestre, W. Ulrich, P. Manning, S. Boch, M. A. Bowker, D. Prati, M. Delgado Baquerizo, J. L. Quero, I. Schöning, A. Gallardo, W. Weisser, J. Müller, S. A. Socher, M. García-Gómez, V. Ochoa, E.-D. Schulze, M. Fischer & E. Allan. 2015. "Intransitive competition is widespread in plant communities and maintains species richness" Ecology Letters, doi: 10.1111/ele.12456.

¿A QUÉ HUELEN LAS NUECES?

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¿Por qué algunos insectos depositan sus huevos en unas nueces y no en otras? La respuesta se encuentra en el olor que desprenden estos frutos cuando están rotos y, por ello, es importante diferenciar los aromas de las nueces enteras y de las dañadas.

Han analizado los datos procedentes de nueces enteras y previamente dañadas para, tras identificar y comparar sus compuestos volátiles. / Steffen Zahn

El departamento de química analítica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), en colaboración con el departamento de Agricultura de EE UU, ha identificado en nueces dañadas los compuestos volátiles de los aromas atractivos para los insectos que amenazan las cosechas de estos frutos en California. Se trata de los primeros estudios que se llevan a cabo en nueces con el fin de localizar los componentes del aroma que sirvan para controlar de manera más sostenible las plagas de polillas, y, también, con el objetivo de contribuir a disminuir el uso de pesticidas y plaguicidas.

Del valle central de California proceden dos tercios de las nueces consumidas a escala mundial y más del 80% de las que se consumen en España. En los últimos 50 años dos plagas de polillas—codling moth (Cydia pomonella) y navel orangeworm (Amyelois transitella, Lepidotera, Pyralidae)— amenazan, cosecha tras cosecha, la producción de nueces. Depositan sus huevos en los frutos dañados y favorecen la propagación del hongo Aspergillus con consecuencias tanto en el mantenimiento de la seguridad alimentaria como en el desarrollo comercial y económico.

Las estrategias del último siglo para controlar las plagas han estado centradas en el uso de pesticidas y plaguicidas a los que ciertos insectos se han hecho resistentes.

Esta investigación avanza en la búsqueda de los compuestos aromáticos que les atraigan de manera natural en momentos claves, como su reproducción y alimentación, y que, combinados con técnicas medioambientales sostenibles, den la posibilidad de sintetizar productos agroquímicos más selectivos y eficientes.

El equipo de la UPV/EHU ha analizado los datos procedentes de nueces enteras y previamente dañadas para, tras identificar y comparar sus compuestos volátiles, determinar si había algún aroma exclusivo en los frutos dañados. Las muestras se seleccionaron entre mayo y septiembre de 2014 en cinco etapas fenológicas, cinco momentos climáticos y biológicos del nogal.

Como resultado del tratamiento de datos aplicado a las muestras el equipo de la UPV/EHU identificó 92 componentes aromáticos. De ellos, ocho (pinocarvona, αα-canfolénico aldehído, chrysanthenone, trans-pinocarveol, trans-ββ-farneseno, trans-ββ-verbenol, αα α-terpineno y αα α-terpinoleno) son característicos de las nueces dañadas.

La combinación de estos compuestos volátiles permitirá sintetizar una mezcla atractiva para los insectos y que sirva para controlar y hacer un seguimiento de las plagas que afectan a las nueces.

Referencia bibliográfica:

Itxaso San Román, Luis Bartolomé, Wai S. Gee, Rosa M. Alonso, John J. Beck. Comparison of ex situ volatile emissions from intact and mechanically damaged walnuts. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2015.04.009

LOS VEGETALES SON CAPACES DE DISTINGUIR ENTRE MUY DIVERSOS TIPOS DE ATACANTES

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Los expertos en plantas pueden detectar en ellas la acción de enfermedades o ataques de insectos examinando su aspecto exterior. Las señales que a menudo resultan las más fáciles de advertir son las de hojas mordidas por insectos herbívoros que han estado comiendo de ellas.

Heidi Appel, delante, y Jack Schultz, detrás. (Foto: Roger Meissen / Christopher S. Bond Life Sciences Center / University of Missouri)

Sin embargo, muchas de las importantes respuestas que las plantas tienen ante las mordeduras de insectos tienen lugar fuera de nuestra vista. En uno de los estudios más amplios de su clase, el equipo internacional de Heidi Appel y Jack Schultz, de la Universidad de Misuri en la ciudad estadounidense de Columbia, analizó recientemente cómo respondieron los genes de las plantas ante los insectos que las dañaron. Appel, Schultz y sus colegas encontraron que las plantas examinadas pueden reconocer ataques de diversos tipos de insectos, tales como orugas y áfidos, y que responden de forma diferente a cada ataque. Identificar estos genes de defensa podría permitir a los especialistas en mejora vegetal lograr efectos específicos contra especies de insectos concretas a la hora de desarrollar cultivos resistentes a las plagas.

La sorpresa para los científicos no fue que las plantas respondieran de forma distinta ante orugas que masticaran sus hojas o ante áfidos que succionan su savia, sino que su reacción podía cambiar mucho dependiendo de la especie específica a la que pertenecía la oruga o el áfido. Claramente, las plantas podían diferenciar entre diversas especies.

Los resultados mostraron que la Arabidopsis, una pequeña planta con flores emparentada evolutivamente con la col (repollo) y la mostaza, reconoce y responde diferenciadamente a cuatro especies de insectos. Se colocaron individuos de dos especies de orugas sobre las plantas, y se propició que se alimentaran de sus hojas. Los investigadores también permitieron que dos especies de áfidos (pequeños insectos que perforan las plantas con su órgano bucal parecido a una aguja y succionan su savia), las atacaran. Después se hizo un análisis de cambios en la actividad genética de dichas plantas para medir sus reacciones a las distintas agresiones.

El equipo encontró que las plantas respondieron de forma diferente ante cada una de las dos especies de orugas y cada uno de ambos tipos de áfidos. Se determinó que tenían distintas respuestas genéticas en los cuatro casos. Además, los insectos ocasionaron cambios en el nivel de señalización que provocaron la activación y desactivación de ciertos genes en una configuración adecuada para ayudar a defender las plantas contra ataques adicionales.

Existen 28.000 genes en esta especie vegetal, y los científicos detectaron 2.778 que respondieron a los ataques dependiendo del tipo de insecto.