Científicos de la Universidad de California han creado fórmulas matemáticas que relacionan la nervadura de las hojas de las plantas con el clima en el que se desarrollaron; y que también dan nuevas respuestas a preguntas como porqué las hojas de climas secos son más pequeñas o porqué las plantas con flores llegaron a dominar la Tierra.
Los algoritmos desarrollados por los biólogos permiten, observando la forma de las hojas de plantas en fósiles, predecir con bastante exactitud el clima en el que crecieron y establecer mapas climáticos de toda la Tierra a través de su historia biológica.
Los fragmentos de hoja son frecuentes en los yacimientos de fósiles de
todo el mundo. Estimar el tamaño total de estas hojas es sencillo
partiendo de un solo trozo.
Posteriormente se puede determinar, aplicando los algoritmos
correspondiente, el clima en el que se desarrollo la planta y el
ecosistema en el que se desarrollaron.
Estas investigaciones del pasado resultan muy útiles para las
estimaciones presentes del cambio climático.
Para hacer su estudio han revisado publicaciones sobre
el crecimiento de especies concretas realizados durante los últimos 50 años. Han hallado una secuencia de crecimiento que se repite en todas ellas.
En
una primera etapa las hojas crecen despacio y de una forma lenta.
Posteriormente inician un rápido crecimiento hasta llegar a su tamaño
final.
La nervadura principal se
forma durante la primera fase de crecimiento lento. Durante la segunda
fase los nervios principales únicamente se estiran y engordan, los
secundarios si pueden desarrollarse en esta segunda fase.
Estos patrones se repiten en todas las especies al compartir los genes de desarrollo de la nervadura.
La nervadura de las hojas es la encargada de suministrar los nutrientes y el agua que necesitan para realizar la fotosíntesis, y posteriormente de transportar los productos elaborados en las mismas.
Hasta la realización de este estudio, sorprendentemente, no se había determinado como influye el clima en la arquitectura de la nervadura de las hojas.
Los científicos han creado ahora modelos matemáticos que relacionan la nervadura, el tamaño de las hojas y los principales parámetros climáticos en los que crecieron de forma simultánea.
La nervadura se compone de tres sistemas de nervios principales, que se pueden observar a simple vista; y de otros secundarios, más pequeños, que suelen estar dentro de la hoja y no se pueden ver.
Para su estudio han medido la nervadura de cientos de especies de plantas de todo el mundo. Han tratado químicamente las hojas para hacer posible la visualización de todo el sistema de nervios (principales y secundarios).
En sus conclusiones han observado la existencia de relaciones predecibles entre todas las hojas del mundo, las actuales y las del registro fósil.
Las hojas más grandes tienen los nervios principales más espaciados de acuerdo a una ecuación matemática bastante precisa. Esta distribución es independiente de otras variables de su estructura o de su actividad fisiológica.
La investigación permite, además de conocer mejor el clima pasado de la Tierra, dar respuestas más precisas a preguntas como porqué las hojas tienden a reducir su tamaño en climas secos o porqué las plantas con flores llegaron a dominar todos los ecosistemas terrestres.
Desde la antigüedad se ha explicado que el tamaño de las hojas está relacionado con la disponibilidad de agua. Climas secos favorecían hojas pequeñas que se pueden enfriar más rápido y evitar un sobrecalentamiento. También al reducir su tamaño evitan la transpiración de agua.
Esta explicación es válida para climas calurosos y secos, pero no explicaba porqué en climas fríos y secos las hojas también tienden a reducir su tamaño.
En su investigación han encontrado que hojas pequeñas con nervios principales muy juntos son muy tolerantes a la sequía, independientemente de la temperatura. Esto se debe a que el sistema es más eficiente para transportar el agua a las hojas y simultáneamente evitar su evaporación.
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| Hojas de mayor tamaño tienen la nervadura principal más espaciada. |
La investigación también da una nueva explicación del porqué las plantas con flores se impusieron sobre el resto de vegetales. Las plantas con flores, salvo raras excepciones, tienen una nervadura secundaria más densa, lo que les permite realizar más eficientemente la fotosíntesis.
Los nervios mayores tienen una relación con el tamaño de la hoja, no ocurre lo mismo con los nervios menores que son independientes del tamaño de la hoja. Esta característica permitió a las plantas con flores ensayar en la naturaleza todo tipo tamaños de hojas con igual eficiencia para realizar la fotosíntesis. Permitiendo a estas plantas adaptarse a una variedad muy amplia de ecosistemas terrestres convirtiéndolas en dominantes sobre la Tierra.
Esta investigación demuestra lo mucho que queda por descubrir en biología vegetal. Es realmente sorprendente que no se hayan detectado estos patrones hasta la actualidad; siendo algo que está a la vista de todos.
Via: ucla.edu
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