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| Chamaecrista cristata. Foto de Morten Ross |
Los polinizadores prefieren
plantas cuyas raíces tienen bacterias fijadoras de nitrógeno. La investigación,
que acaba de publicarse en la revista American Journal of Botany revela
que los polinizadores prefieren plantas que están inoculadas con bacterias
fijadoras de nitrógeno, pero sólo en circunstancias específicas.
El ciclo del nitrógeno
Inspire a fondo. Seguramente crea
que está llenando sus pulmones de oxígeno. No es así. Casi el 80 del aire que respiramos es nitrógeno, el
elemento más abundante en la atmósfera, que es vital para nuestra existencia,
porque, entre otras cosas, es un componente esencial de ácidos nucleicos y
aminoácidos.
La vida orgánica, nuestra vida,
es pura química reactiva, pero paradójicamente el nitrógeno es inerte, pues no
interactúa con otros elementos. Cuando respiramos, el nitrógeno penetra en los
pulmones y vuelve a salir de inmediato sin provocar reacción alguna salvo la de
servir como agente diluyente del oxígeno en la respiración.
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| Representación esquemática de los flujos de nitrógeno en un ecosistema. La importancia de las bacterias en el ciclo se reconoce como elemento clave, suministrando diversos compuestos de nitrógeno que pueden ser utilizados por otros grupos de seres vivos. Dominio público. |
Para que nos resulte útil debe
adoptar otras formas más reactivas, como el amoniaco, y son las bacterias las
que hacen ese trabajo para nosotros, fijándolo y transformándolo en nitratos
para que pueda ser absorbido por las plantas en uno de los ciclos
fundamentales para el mantenimiento de la vida.
La fijación del nitrógeno
atmosférico la llevan a cabo los rizobios (del idioma griego riza = raíz y bios
= vida). Son bacterias del suelo que fijan el nitrógeno después de haberse
establecido endosimbióticamente dentro de los nódulos radiculares de las
leguminosas (Fabaceae). Los rizobios no pueden fijar nitrógeno atmosférico por
si solos: requieren una planta hospedante.
Estas bacterias forman nódulos en
las raíces de las plantas y luego trabajan para convertir el nitrógeno
atmosférico en amoníaco. De esta manera, convierten el nitrógeno de una forma
que las plantas no pueden usar a una forma que sí pueden.
De este proceso surgen al menos
dos preguntas: ¿Son más eficaces las raíces inoculadas con rizobios que las
raíces desnudas y cómo pueden las bacterias ayudar a la reproducción de una
planta?
Experimentando con una leguminosa
Chamaecrista
desvauxii var. latistipula es un
miembro de Fabaceae, la familia de plantas que incluye judías, guisantes, habas
y otras muchas legumbres. Ser una legumbre puede ser una ventaja en lugares
donde hay poco nitrógeno disponible para las plantas, porque las legumbres
pueden formar relaciones con rizobios.
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| Chamaecrista desvauxii var. latistipula, morfología floral y abejas visitantes en yemas florales preflorales y flores. A, C. la planta en período de floración. B, flor que muestra el pétalo inferior más externo, dos pétalos superiores y dos pétalos laterales; el pétalo lateral más interno grande y cóncavo en el lado izquierdo es la quilla señalada con un asterisco; el estigma está marcado con un triángulo negro. C, detalle de una flor después de la vibración de un abejorro Bombus sp.; nótense muchos granos de polen esparcidos en la quilla (asterisco negro) y una herida (flecha roja) en la base de las anteras hecha por Bombus. D, Bombus sp. sacudiendo las anteras por zumbido en una flor. E, Bombus sp. explotando una yema prefloral. F: yema prefloral después de las visitas de Bombus sp. G, Trigona sp. abriendo las anteras con sus mandíbulas de una flor. H, Trigona sp. abriendo una yema prefloral. I, yema prefloral después de las visitas de Trigona sp. Las flores están orientadas en su posición natural en todas las imágenes. Barras de escala: 20 cm (A), 1,5 cm (B), 1 cm (C), 2 cm (D–I). Original de Nogueira et al. (2018). |
En un artículo publicado el pasado 2 de julio, los investigadores presentaron los resultados de una serie de experimentos para intentar responder a las dos preguntas que citamos más arriba. Prepararon un experimento con cuatro escenarios:
Plantas con bacterias
fijadoras de nitrógeno en un suelo pobre y arenoso.
Plantas sin bacterias
fijadoras de nitrógeno en suelo pobre y arenoso
Plantas con bacterias
fijadoras de nitrógeno en suelo rico y orgánico
Plantas sin bacterias
fijadoras de nitrógeno en suelo rico y orgánico
Estos tratamientos permitieron a
los científicos observar cómo la presencia o ausencia de bacterias fijadoras de
nitrógeno afectaba el crecimiento de las plantas y su atractivo para los
polinizadores en diferentes condiciones del suelo. El experimento duró 16
meses, lo que dio a los investigadores tiempo suficiente para observar los
efectos a largo plazo de estas variables.
Al comparar las plantas en el
suelo pobre en nitrógeno, los resultados fueron sorprendentes. Estas plantas
fueron las campeonas en producción de flores, porque generaron la mayor
cantidad de flores y yemas florales de todos los grupos. No solo produjeron
más flores, sino que también mostraron la mayor densidad floral, creando una impresionante
exhibición floral.
No solo fue más impresionante, también fue más visible. Estas plantas crecieron significativamente más altas y
ramificadas que sus contrapartes, lo que potencialmente las hizo más visibles
para los polinizadores; además comenzaron a florecer temprano con un patrón de
floración más consistente durante todo el período de estudio.
La importancia del zumbido
Otra diferencia se encontró en el
color de las flores o, mejor dicho, de las anteras. Las anteras, la parte de la
planta que contiene el polen, tenían un contraste de color más fuerte en las
plantas inoculadas con rizobios. Esto hacía que las flores fueran más
atractivas para los insectos cuando estaban cerca de las plantas, algo que es crucial en las
plantas que polinizan mediante zumbido.
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| Vibraciones producidas por un abejorro en una flor. Panel de la izquierda: diagrama del insecto haciendo vibrar el cono formado por la agrupación de anteras (en amarillo) de una flor similar a Solanum con anteras poricidas. Panel de la derecha: diagrama que muestra una sola antera poricida (en amarillo) y tres ejes de vibración (x, y, z). Los músculos de vuelo indirecto causan una deformación cíclica del tórax del abejorro que se traduce en vibraciones (1). Estas vibraciones se transmiten al cono de la antera (4) por contacto directo con el tórax, la cabeza, el abdomen y, en menor medida, las patas (1-3). Las vibraciones también se transmiten a otras partes de la flor, incluidos los pétalos y los sépalos (5). El insecto vibrador también transfiere energía al aire circundante que da como resultado un componente audible (zumbido; 6). Aunque este sonido es el que da nombre a este comportamiento (es decir, la polinización por zumbido), la contribución del componente acústico al temblor de las anteras es insignificante. El polen es expulsado de las anteras debido a las vibraciones transmitidas por el abejorro a las anteras. En el modelo biofísico de polinización por zumbido, la tasa de liberación de polen de la antera es proporcional a la velocidad con la que la antera vibra a lo largo de los ejes Y o Z. |
La polinización por zumbido es un
tipo de polinización en la que muchos insectos, entre otros algunas abejas y abejorros, utilizan vibraciones
para extraer polen de las flores a las que polinizan. El comportamiento de
producir vibraciones para recolectar polen se denomina "zumbido"
debido al sonido relativamente fuerte asociado con las vibraciones producidas
por los insectos.
Durante la polinización por
zumbido, las abejas utilizan sus músculos torácicos para producir vibraciones
de muy alta frecuencia (cientos de ciclos por segundo). Estas vibraciones hacen
que el polen rebote dentro de las anteras y, finalmente, sea impulsado con
fuerza fuera de la antera y hacia el cuerpo de la abeja.
La polinización por zumbido ha
evolucionado entre miles de plantas con flores, incluidas especies de
importancia agrícola como los tomates y las patatas. La dependencia de muchas plantas
de las abejas polinizadoras por zumbido hace que sea especialmente preocupante la creciente disminución de las poblaciones de
abejas en todo el mundo.
Implicaciones agrícolas: es
mejor enseñar a pescar que regalar el pescado
Lo que hace que la diferencia de
color en las plantas inoculadas sea notable es
que solo se observó en las cultivadas en suelo pobre en nitrógeno. La razón de
esta diferencia podría ser la ausencia de relación con los rizobios en las
plantas cultivadas en el suelo rico en nitrógeno.
Los científicos sugieren que la
formación de estos nódulos y el trabajo de estas bacterias va mucho más allá de
extraer simplemente el nitrógeno del suelo. Las plantas inoculadas en el suelo
rico en nitrógeno no formaron tantos nódulos y, por tanto, no tenían una
relación tan fuerte con sus rizobios. Esta diferencia muestra que son las
bacterias las que ayudan a que las flores sean más atractivas para los
polinizadores.
Una de las implicaciones interesantes para la agricultura, es que la práctica habitual de abonar el suelo con nitrógeno podría no ser la mejor manera de mejorar un cultivo. Como proclama el dicho de que es “mejor enseñar a pescar que regalar pescado”, a pesar de que el nitrógeno es fundamental para una buena cosecha, darles a las plantas las herramientas para que trabajen en la captura de nitrógeno, en lugar de simplemente dárselo, podría producir una mejor cosecha. Esto confirmaría, además, que el secreto de la salud de las plantas está en el suelo.