Así vuela el diente de león

 

Como los recursos son limitados, los organismos “inmóviles” como plantas y hongos han desarrollado estrategias muy elaboradas para dispersar sus propágulos (frutos, semillas o esporas). La ventaja obtenida de la dispersión es múltiple: la especie encuentra una oportunidad de ampliar su área de distribución; los ejemplares a los que el azar hará crecer juntos no estarán tan emparentados (evitarán la endogamia y la consanguineidad) lo que aumentará el vigor de la descendencia, y los nuevos individuos no competirán por el espacio y los nutrientes con la planta madre.

Entre esas estrategias destaca la dispersión por el viento o anemocoria, la dispersión de los propágulos en la que el viento realiza el transporte. La anemocoria se basa en general en semillas pequeñas y secas dotadas o acompañadas de estructuras que aumentan su superficie y su rozamiento con el aire. Los dos casos más comunes son las semillas o frutos alados y los vilanos.

Las semillas o frutos alados se desprenden de la planta madre acompañados de un ala (Figura 1). Los frutos de los arces llevan un ala asimétrica, alabeada y dotada de un margen de ataque, muy semejante a una de las palas de una hélice de avión, que, mientras el fruto cae, provoca un movimiento de giro que retarda la llegada al suelo, favoreciendo el alejamiento. Algo parecido se observa en las semillas de los árboles de la familia Dipterocarpaceae, en las que parecen haberse inspirado los diseñadores de los helicópteros.

Mecanismos de dispersión anemócora. (a) Esquema de una sámara de arce que muestra la dirección de autorrotación y descenso, y el flujo de aire alrededor que forma un vórtice en el borde de avance. (b) Esquema de una diáspora típica de Gyrocarpus, una dipterocarpácea que muestra el movimiento de rotación y la dirección de descenso durante el vuelo: las flechas representan las fuerzas de sustentación y arrastre que actúan sobre un segmento del ala. (c) Esquema de una diáspora de diente de león que muestra las líneas de flujo de aire a través y alrededor del vilano.

El diente de león (género Taraxacum) emplea un maravilloso mecanismo para que sus frutos y la semilla que contiene cada uno de ellos viajen varios metros o incluso kilómetros para asegurar en la medida de lo posible el porvenir de sus descendientes. Aunque pueda parecer que son actores puramente pasivos en la dispersión de sus semillas y que su destino depende absolutamente de la idoneidad de las condiciones ambientales, los dientes de león son capaces de remodelar la anatomía de las estructuras transportadoras de sus semillas en respuesta a los cambios ambientales (viento, temperatura y/o disponibilidad de agua) mientras viajan. 

Algunos caracteres del diente de león. A, inflorescencia en capítulo compuesta por decenas de pequeñas flores con forma de lengüeta (lígulas). B, tres inflorescencias de las que se han desprendido algunas lígulas. C, cuando las flores de la inflorescencia son fecundadas, toda ella se transforma en una esfera compuesta de múltiples frutos (aquenios) con un vilano en el extremo de un pico. Cada fruto deja su huella en forma de cráter sobre el receptáculo de la inflorescencia (D). E, ampliación de C que muestra un aumento de las lígulas cada una de ellas provista de un ovario ínfero que remata en un estigma bífido, varios estambres soldados entre sí y un cáliz que es el esbozo del futuro vilano.

Si observamos de cerca la esfera blanca de una planta de diente de león madura, veremos que está formada por decenas de frutos. Los pequeños frutos secos son las partes engrosadas colocadas en el extremo de un filamento o pico en cuyo extremo opuesto hay una especie de “paracaídas” en forma de penacho piloso formado por más de un centenar de cerdas, denominado vilano. Cuando uno por uno los frutos se desprenden de la planta, el vilano se deja llevar por el viento y comienza su diáspora. Los vilanos permiten incluso que el viento levante al propágulo, transportándolo a grandes distancias. 

Si pudiéramos seguir el trayecto de una de esas diásporas, comprobaríamos que la morfología del vilano no es inmutable, sino que cambia a lo largo del viaje para ajustar eficazmente el vuelo a las condiciones meteorológicas de manera que se asegure así una dispersión correcta de las semillas.

Dispersión del fruto del diente de león. La hidratación diferencial del dispositivo de apertura/cierre del vilano en respuesta a los niveles de humedad y viento permite el despliegue o agrupamiento de las cerdas del vilano.

La clave física de este fenómeno es la remodelación higroscópica (capacidad de absorber humedad) de la placa base del vilano. En condiciones secas y con algo de viento, los dientes de león despliegan los vilanos para atrapar mejor el viento y favorecer la navegación de los frutos. En cambio, cuando el ambiente se vuelve húmedo y el viento es suave, los frutos pliegan sus “paracaídas”, agrupan las cerdas, y comienzan a descender hacia el suelo húmedo que favorecerá el anclaje y la germinación de las semillas.

Configuración reversible higroscópica del vilano del diente de león. a) Los frutos maduros son capaces de dispersarse a larga distancia utilizando sus ligeros vilanos aerodinámicos. b) Imagen de una unidad de dispersión. c) esquema de una unidad en la que 2β Δβ y θ son, respectivamente, el ángulo de apertura entre cada dos vilanos, el cambio en el ángulo del vilano con respecto a la horizontal y el ángulo de ataque. d, e) Cambios de configuración de un solo vilano dependiente de la humedad relativa (RH) en un ambiente húmedo (100% RH) y seco (15% RH), respectivamente. f) Dependencia temporal del Δβ en un ambiente húmedo (curva rojiza) y seco (curva azul). g) Control de la configuración del vilano en diferentes RHs. Modificado de la fuente original. 

Cómo adaptan su viaje a las condiciones ambientales

El plegado y el despliegue de cada vilano se modifica debido a la modificación de una minúscula estructura higroscópica que tiene en la base, que funciona hinchándose en contacto con el agua para impulsar el movimiento de las cerdas sin gastar energía. Esa estructura absorbe las moléculas de agua del ambiente y “calcula” si la humedad atmosférica es óptima. Una vez hecho el “cálculo” toma una decisión estratégica: abrir el vilano y emprender el vuelo hacia un hábitat más favorable, o cerrarlo y permanecer en su sitio sobre el extremo del tallo. De esta “decisión” biomecánica depende la supervivencia de la especie.

El dispositivo higroscópico del vilano que funciona como una “bisagra biológica” activa se compone de cuatro tejidos diferentes dispuestos de una manera radial en torno a una cavidad central. Cada tejido tiene una hidrofobicidad diferente y, por consiguiente, diferente capacidad para hincharse. Es esa hinchazón diferencial y radial la que permite el movimiento angular y sincronizado de las cerdas del vilano.

En condiciones de mayor humedad la hinchazón radial del dispositivo hace que las cerdas se muevan mecánicamente hacia arriba, desencadenando el cierre del paracaídas. En condiciones más secas, el dispositivo se deshidrata y pierde turgencia, provocando el despliegue de las cerdas y la formación de un paracaídas aerodinámico.