IV. CAPTACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS
EN EL diagrama presentado en la figura 16, se ve la estructura más común de una hoja, indicándose también la forma y disposición de los estomas. A través de los estomas el aire penetra al interior de los espacios que existen entre los tejidos de la hoja, de donde las células obtienen el dióxido de carbono y hacia donde el agua es evaporada. Debido a ello, los estomas son organitos sumamente importantes, pues tienen la posibilidad de cerrar o abrir el orificio que presentan en el centro, controlándose así el paso del aire entre el medio interno y el externo de la hoja. Los movimientos de los estomas son regulados en forma muy precisa, de acuerdo con las condiciones del medio externo y las necesidades fisiológicas de la planta; veremos ahora de qué manera realizan esta función.
Figura 16. El corte de una hoja típica muestra la disposición de las capas
de células fotosintéticas. Lo importante aquí es apreciar cómo el aire que circula
a través de los estomas (figura inferior) llena los espacios huecos de la hoja,
de manera que las células no están lejos de la fuente del dióxido de carbono.
En términos generales, los estomas ejercen su función reguladora del aire, actuando como válvulas de paso. Cuando hay luz para la fotosíntesis y suficiente cantidad de agua disponible para la transpiración de la planta los estomas se mantienen abiertos. Cuando oscurece y también cuando la disponibilidad de agua disminuye, los estomas pueden cerrarse, cesando así la transpiración y la captación de dióxido de carbono. Los estomas regulan esencialmente la pérdida de agua, disminuyendo el peligro de marchitamiento, pero para que las plantas puedan crecer los estomas deben abrirse permitiendo el paso del aire.
El dióxido de carbono que se pone en contacto con las células fotosintéticas de las hojas se disuelve en la humedad que las cubre, y por complejos mecanismos fisiológicos llega hasta los cloroplastos, donde sufre las transformaciones que ya conocemos.
Las sustancias orgánicas alimenticias producidas en los cloroplastos circulan hacia otras de las células de las hojas, hasta pasar a los vasos que forman el sistema circulatorio de las plantas. Existen en las plantas dos tipos de vasos y vías de circulación. En el caso particular que estamos describiendo ahora, el sistema se llama floema y por él circulan los alimentos orgánicos producidos por la fotosíntesis, que se mueven desde las partes verdes de las plantas hacia los tejidos no fotosintéticos. Las largas hileras de vasos formados por las células vivas del floema recorren hojas, ramas, tallo, raíces, flores y frutos de las plantas, llevando los azúcares y otros nutrientes a todos los órganos no verdes, como raíces, partes del tallo y ramas y, también, a aquellos órganos verdes que no son autosuficientes como las hojas jóvenes, partes de las flores y frutos. Cuando las hojas son ya demasiado viejas para ser autosuficientes, generalmente caen, dando lugar a que se formen nuevas hojas.
El agua es absorbida por las raíces gracias a que éstas penetran en un gran volumen de suelo. Las raicillas más pequeñas que se van formando tienen una epidermis delgada por la que el agua penetra con facilidad, circulando a través de las células de cada raíz hasta llegar al otro tipo de vasos que habíamos mencionado, llamados xilema. Esta vía de circulación está formada por células muertas que tienen más o menos forma de tubo, de manera que muchas células unidas forman largas tuberías por las que el agua asciende de la raíz, a través del tallo, hasta las células de las hojas, en donde es requerida en la mayor cantidad. En el diagrama de la figura 17 se presentan las dos vías de circulación.
Figura 17. El sistema circulatorio doble de las plantas permite la llegada
del agua y sales minerales (savia bruta) de las raíces a las hojas y, a la vez,
del agua con compuestos orgánicos producidos en los tejidos verdes (savia elaborada)
a las partes no verdes o en crecimiento más activo.
A través del tiempo, los botánicos se han preguntado muchas veces acerca de la naturaleza de la fuerza que hace ascender el agua de las raíces a las hojas a lo largo de tallos y troncos en ocasiones gigantescos. Se han propuesto varias explicaciones. Actualmente sabemos que este fenómeno tiene una explicación relativamente sencilla: la transpiración producida en las células de las hojas causa un cierto grado de presión negativa o tensión en las células, que se va transmitiendo hacia los vasos que surten el agua del xilema; esta tensión va provocando una succión en cada vaso; la suma de la succión generada en cada hoja termina siendo una fuerza muy poderosa que hace ascender el agua. Esto es posible gracias a que el agua tiene propiedades de cohesión extraordinarias y a que los vasos son de un diámetro muy pequeño, lo que añade el efecto reforzador de la capilaridad.
Las raíces de las plantas son órganos con potencialidades extraordinarias; a pesar de ello, han sido menos estudiadas que las hojas, debido quizá a que presentan mayores dificultades para su estudio por su crecimiento y funcionamiento subterráneo.
Las raíces crecen y se ramifican continuamente durante las etapas activas de las plantas, de manera que se van formando nuevas raíces hacia las capas del suelo en las que existe más agua y también nutrientes que puedan ser absorbidos. Se ha visto que la forma y la disposición de las raíces de las plantas varían de acuerdo con las especies y el ambiente en donde crecen. Algunos tipos de plantas concentran sus raíces en la superficie, otras en zonas intermedias o profundas del suelo y otras más exploran simultáneamente varias capas; de este modo se reduce la competencia entre plantas diferentes, ya que pueden tener las raíces en diversos niveles. En la figura 18 hemos representado diferentes tipos de raíces.
Figura 18. En cada especie de planta, las raíces pueden variar de forma
y posición. El tipo 1 crece cerca de la superficie, el tipo 2 se introduce a
capas más profundas, el tipo 3 explora diferentes niveles y el tipo 4 se dirige
a capas profundas del suelo.
El volumen, continuo crecimiento y renovación de las raíces también facilita la absorción de nutrientes minerales. En este aspecto es importante destacar que, con mucha frecuencia, ellas no efectúan solas el trabajo de buscar, disolver y absorber nutrientes. En muchas plantas, las raíces están asociadas más o menos estrechamente con microorganismos como bacterias y hongos que, con su presencia y su actividad fisiológica, aumentan la disponibilidad de ciertos nutrientes minerales. En seguida hablaremos de algunos casos.
Las raíces liberan al medio circundante pequeñas cantidades de compuestos orgánicos como azúcares o aminoácidos, que favorecen a ciertos microorganismos que viven a su alrededor en el suelo, cerca de las mismas. Así se genera una especie de esfera de influencia de la raíz que se conoce con el nombre de rizosfera. Los microorganismos favorecidos por la rizosfera pueden a su vez favorecer a la planta, al acelerar la solubilización de nutrientes del suelo o de la materia orgánica descompuesta o, como sucede con ciertas bacterias, fijando el nitrógeno atmosférico. A veces la asociación con microorganismos es más estrecha que la de una simple rizosfera. Como hemos visto, las bacterias fijadoras de nitrógeno pueden vivir dentro de las células de la raíz de las leguminosas o de algunos otros pocos árboles, como el aile.
En muchos casos, las raíces se asocian con hongos que viven formando apretados tejidos sobre su superficie o pueden tener ramificaciones que penetran en los tejidos de las células radicales. Estos hongos, lejos de causar daño, son por lo general benéficos, ya que aumentan la superficie de absorción de la raíz con sus propios filamentos (hifas) y también facilitan la adquisición de ciertos nutrientes como el fósforo y el calcio. A cambio de ello, los hongos reciben parte de los nutrientes orgánicos que las plantas producen en la fotosíntesis.
Las asociaciones con hongos son muy frecuentes en la naturaleza, principalmente en las comunidades silvestres. Se conocen con el nombre de micorrizas. Las presentan, por ejemplo, algunas plantas muy conocidas como los pinos y los encinos, que sólo pueden crecer adecuadamente cuando sus raíces están asociadas con hongos. También presentan micorrizas casi todos los árboles de las selvas tropicales. Por otra parte, la mayoría de los cultivos de plantas de vida corta carecen de micorrizas, o éstas se hallan poco desarrolladas.
La abundancia y densidad de las micorrizas aumenta en aquellas regiones que presentan escasez crónica de algunos nutrientes, como ciertas selvas de suelos muy pobres.
El estudio de las micorrizas, la rizosfera y de las asociaciones de raíces con bacterias es un campo de la botánica cuyo desarrollo indudablemente tendrá repercusiones muy importantes en la agricultura, la explotación forestal y la conservación de la naturaleza, pues se ha visto que la nutrición de muchas plantas, sobre todo en comunidades naturales, depende más de estas asociaciones de lo que antes se pensaba, sobre todo en comunidades naturales.
En la figura 19 se ilustra la manera en que los filamentos de los hongos y las células de la raíz se ponen en contacto en un tipo particular de micorrizas.
Figura 19. Las micorrizas son asociaciones de las raíces con ciertos tipos de hongos que favorecen la absorción de determinados nutrientes críticos por las plantas. Son muy frecuentes en bosques y selvas.
En general, los tallos no participan en la absorción de nutrientes y tampoco están relacionados con la captación de luz y dióxido de carbono, si se exceptúan aquellas plantas que tienen tallos verdes; sin embargo, su función también es muy importante en la captación de recursos pues contienen los vasos que comunican en ambos sentidos, raíz y follaje, permiten a las plantas desarrollar su copa a cierta altura mejorando así sus posibilidades de captar recursos, y aseguran la existencia de tejidos jóvenes para renovar hojas y ramas, como veremos más adelante.
Algunas plantas tienen relaciones nutricionales con microorganismos en otros órganos distintos a la raíz. Citaremos el caso de ciertas coníferas primitivas gigantescas, que tienen algas verdeazulosas (llamadas también cianobacterias), fijadoras de nitrógeno, viviendo en las células de las hojas y es en ellas en donde puede fijarse el nitrógeno molecular atmosférico.
Un caso particular de nutrición vegetal que quizá ha venido a la mente del lector, es el de las plantas llamadas "carnívoras" que, a diferencia de lo que popularmente se cree, son plantas muy pequeñas que sólo pueden capturar insectos o animales aún menores. Estas plantas pertenecen a unas cuantas especies bastante escasas en el mundo que viven principalmente en suelos pantanosos pobres en fósforo y nitrógeno, poseen hojas modificadas en las que los insectos pueden quedar atrapados para ser digeridos y asimilados, complementando así la nutrición en compuestos de fósforo y nitrógeno.
Con respecto a los nutrientes minerales, las plantas también presentan mecanismos de conservación y ahorro interno cuyo desarrollo es mayor en medios más pobres en estos nutrientes. Describiremos ahora algunos de ellos.
En vegetales que se encuentran en suelos fértiles y húmedos, el cambio de hojas se realiza principalmente en función de su eficiencia fotosintética y de los cambios climáticos. Las hojas, al caer, llevan consigo cierta cantidad de nutrientes en su estructura, que también se pierden; por eso, las plantas que crecen en suelos muy pobres suelen conservar sus hojas por más tiempo y éstas son más duras y resistentes. Se sacrifica así parte de la eficiencia en aras del ahorro de nutrientes.
Cuando las hojas van a caer, debido a que son ya viejas o se acerca la estación desfavorable, una parte de los nutrientes minerales que contienen es transferida y almacenada en otras partes de la planta por medio de complejos mecanismos fisiológicos, pero algunos nutrientes no pueden ser movilizados y permanecen en las hojas desechadas.
Todas las plantas están expuestas a perder parte de su follaje por el ataque de herbívoros que se alimentan de ellas. Principalmente muchos insectos y en segundo término otros tipos de animales influyen de manera muy importante en el crecimiento vegetal. Esto ha traído como consecuencia el desarrollo de mecanismos de protección internos que tienden a disminuir los daños de la herbivoria sobre las plantas. Podemos citar, entre otros mecanismos, la presencia de espinas o ciertos tipos de pelos sobre la superficie de las plantas y la existencia de sustancias tóxicas, pegajosas o irritantes en los tejidos.
En plantas de suelos muy pobres, los daños producidos por los herbívoros son más serios porque ocasionan también la pérdida de valiosos nutrientes minerales contenidos en los tejidos removidos por los depredadores. Debido a lo anterior, es frecuente que las plantas de suelos pobres tengan hojas duras, difícilmente digeribles, con pequeños cristales minerales entre sus tejidos; a veces estas hojas son tóxicas. Estas defensas disminuyen el ataque de herbívoros, aunque siempre habrá algunos capaces de comérselas; sin embargo, con estas protecciones su número y el daño que infringen será menor.
Los mecanismos de ahorro de nutrientes, las defensas contra herbívoros, las asociaciones nutricionales con microorganismos en las raíces y un crecimiento más lento que en otros lugares más fértiles, hacen posible que existan plantas silvestres creciendo aun en los suelos más pobres.
La gran mayoría de las plantas utilizadas o cultivadas por nosostros no son especies adaptadas a suelos muy pobres; es poco el provecho que se obtiene de las comunidades que crecen en esas condiciones. Es importante aprender a manejar, conservar y, en pequeña escala, también utilizar esas plantas, pues los suelos pobres cubren grandes extensiones de la Tierra.
