Arxiu d'etiquetes: dispersió

El gran viatge del coco

Cocos nucifera L., la palma cocotera, és una de les palmeres més emblemàtiques dels països tropicals: fotografiada per turistes en platges bucòliques; base de la gastronomia i cultura de molts països i font d’inspiració de molts artistes, és encara un enigma pels científics. D’on és originari el coco? La resposta a aquesta qüestió ha vist una mica més de llum gràcies a un estudi filogeogràfic, una disciplina que integra la genètica de poblacions amb la biogeografia. En aquest post, desvelarem aquesta i altres preguntes sobre aquesta palmera icònica.

CARACTERÍSTIQUES DEL COCOTER

El coco pertany a les Arecàcies, la família de plantes monocotiledònies de port arbori coneguda com palmeres. Sí, heu llegit bé! Totes les palmeres són més properes a les gramínies (cereals) que als arbres caducifolis. De fet, el seu tronc no és un tronc verdader ja que no té teixits que permetin el creixement en diàmetre i per tant tampoc branques. Si us fixeu bé el tronc de qualsevol tipus de palmera sempre té el mateix gruix, només creix en vertical. Aquest fals tronc s’anomena estípit i es forma per la sobreposició de la base de les fulles. Els senyals que es poden observar a l’estípit són les marques que deixen els pecíols de les fulles antigues que han caigut. Si algun cop podeu observar un estípit tallat podreu fixar-vos que no presenta la típica estructura d’anells de creixement, sinó que és com una massa de fibra. Aquesta estructura, de fet és òptima per sobreviure als vents huracanats dels països tropicals ja que és resistent i alhora flexible, el que facilita l’elasticitat necessària per no trencar-se amb les batzegades del vent tropical i alhora mantenir-se ferm.

Public Domain Pictures_estípit
Detall de l’estípit d’una palmera (Font: Public Domain Pictures).

La funció de l’estípit és suportar el pes de les fulles, les flors i els fruits; que hi creixen al capdamunt. Les fulles de les arecàcies són pinnatipartides. Tenen flors en inflorescències que creixen en panícula i fruits normalment en drupa, com el dàtil o el coco.

Al Mediterrani només hi ha dues espècies de palmeres autòctones. Una es troba a casa nostra ja que el seu límit nord de distribució és a les costes del Garraf. Es tracta del margalló (Chamaerops humilis). L’altre palmera pròpiament mediterrània és endèmica del sud de Grècia, Turquia i Creta, la palmera de Creta (Phoenix theophrastii).

Wikimedia_margalló
Margalló (Chamaerops humilis) a les costes del Garraf (Font: Wikimedia).

ELS USOS DEL COCOTER

La família de Arecàcies té aproximadament 2600 espècies classificades en uns 202 gèneres. El cocoter és monotípic perquè és l´única espècie del gènere Cocos. Es troba a 89 països tropicals i és considerat l’arbre de la vida ja que proporciona recursos com a:

  • Aliment: el coco és un fruit altament nutritiu, ric en greixos (és la fruita més calòrica que existeix), sals minerals (destaca l’alta contingut de potassi) i fibra. De l’endosperma sec (la “polpa” blanca o copra, que en realitat és el pinyol) també se’n extreuen la llet i l’oli de coco, molt usats per cuinar, per la indústria cosmètica i fins i tot com a biofuel. La saba ensucrada de la inflorescència també es consumeix com a vi després d’una fermentació alcohòlica.

Wikipedia cocos
Coco assecant-se per fer copra (Font: Peter Davis / AusAID).

  • Aigua potable: el coco verd conté aigua potable i dolça dins la seva polpa amb forces sals minerals. És consumida a molts països tropicals com a beguda isotònica.
  • Material per a la construcció: la fibra del mesocarp del fruit és una fibra molt usada per a fabricar cordes, estores, substrat per a plantar, etc. L’endocarp, la capa que recobreix la polpa, s’usa com a recipient per a menjar i beure, en decoració o com a instrument musical. Les fulles també s’usen per a elaborar artesania (estores, joguines, cistells…), per a recobrir sostres i com a combustible. La fusta s’ha usat tradicionalment per a la construcció de cases.
  • Element religiós: el coco forma part de diferents manifestacions espirituals pels hindús i algunes comunitats filipines.

estructura coco cat
Esquema amb les parts del coco.

DISPERSIÓ OCEÀNICA

El coco està adaptat a la dispersió hidrocora, és a dir, per l’aigua. És dels poc fruits que es coneix adaptat a la dispersió pels oceans. L’aigua que conté el coco permet que suri i facilita la dispersió a llargues distàncies. A més, el fruit és resistent a la salinitat i no es podreix. Quan arriba a les platges, pot germinar havent navegat 110 dies (o 4000 km). Tot i així, la seva distribució pantropical no es deu només a la seva adaptació a recórrer llargues distàncies pel mar sinó també està lligat al seu cultiu pels humans. Les migracions humanes al sud-est asiàtic no haurien estat possibles sense el cultiu del coco i a l’invers, el coco no s’hauria dispersat de manera tant extensa si no fos pel seu valor.

ORIGEN DEL COCOTER

És doncs força probable que la gran varietat d’usos hagi condicionat la història de la migració del cocoter. Hi ha diverses hipòtesis sobre el seu origen. Ja De Candolle al 1886, va proposar que el coco era americà, basant-se en que tots els membres de la tribu Cocoseae (unes 200 espècies repartides en 20 gèneres), exceptuant la palmera d’oli de Guinea (Elaeis guineenses, d’on s’extreu l’oli de palma), són nadius americans. Altres hipòtesis (Beccari, 1963) afirmen que té un origen asiàtic ja que la variació morfològica a la regió és major, els noms populars i usos són més diversos en aquest continent i a més existeix un cranc ermità (Brigus latro) que només pot viure en simbiosis amb el cocoter que només es troba a l’Àsia. Així doncs, des de l’Àsia i amb l’ajuda dels humans, haurien migrat direcció est cap a l’oceà Pacífic i direcció oest cap a l’oceà Índic.

Coconut_distribution-1024x636
Distribució del cocoter (Font: Gunn et al., 2011).

Els estudis més recents han fet noves troballes usant el DNA com a font d’informació. Sembla que tot i la gran varietat de cultivars i la manipulació humana, hi ha una estructura força marcada en dos grups genètics, un a l’oceà Índic (incloent les poblacions de l’Índia i l’Àfrica), i l’altre al Pacífic (incloent les poblacions del sud-est asiàtic, el carib i sud Amèrica). Així, totes les poblacions actuals de cocoter provenen d’algun d’aquests dos grups, demostrant-se l’origen asiàtic del cocoter.  Per exemple, les poblacions caribenyes i brasileres provenen del grup índic i les poblacions americanes de la costa del Pacífic provenen del sud-est asiàtic.

Gun et al image
Mapa amb els grups genètics del cocoter descoberts per Gunn et al. (2011).

Per tant, sembla que el cocoter és nadiu tant a les costes del Pacífic com a les de l’Índic i el cultiu de coco va sorgir de manera independent en les dues regions.

REFERÈNCIES

  • Beccari, O. 1963. The origin and dispersal of Cocos nucifera. Principes 7: 57–69.
  • de Candolle, A. 1886. Origin of cultivated plants. New York: Hafner. 468 p.
  • Cook, O.F. 1911. History of the Coconut Palm in America. American Journal of Sciences 31(183): 221-226.
  • Gunn, B.F. 2004. The phylogeny of the Cocoeae (Arecaceae) with emphasis on Cocos nucifera. Annals of the Missouri Botanical Garden 91: 505–522.
  • Gunn, B.F., Baudouin, L. & Olsen, K. M. 2011. Independent Origins of Cultivated Coconut (Cocos nucifera L.) in the Old World Tropics. PLoS ONE 6(6): e21143.
  • Meerow, A.W., Noblick, L., Salas-Leiva, Dayana E., Sanchez, V., Francisco-Ortega, J., Jestrow, B. & Nakamura, K. 2015. Phylogeny and historical biogeography of the cocosoid palms (Arecaceae, Arecoideae, Cocoseae) inferred from sequences of six WRKY gene family loci. Cladistics 31: 1096-0031.
  • Scientific American: Coconuts: not indigenous, but quite at home nevertheless

Laia-català

Plantes i animals també poden viure en matrimoni

Quan pensem en la vida de les plantes es fa difícil imaginar-la sense la interacció amb els animals, ja que aquests dia rere dia estableixen diferents relacions simbiòtiques amb elles. Entre aquestes relacions simbiòtiques trobem la herbívora, o el cas contrari, el de les plantes carnívores. Però, hi ha moltes altres interaccions súper importants entre plantes i animals, com la que porta a aquests organismes a ajudar-se els uns als altres i a conviure junts. Per això, aquesta vegada us vull presentar el mutualisme entre plantes i animals. 

I, què és el mutualisme? Doncs és la relació que s’estableix entre dos organismes en la qual ambdós obtenen un benefici de la convivència en conjunt, és a dir, els dos aconsegueixen una recompensa quan viuen en companyia. Aquesta relació aconsegueix augmentar la seva eficàcia biològica (fitness) i per tant existeix una tendència dels dos organismes a conviure sempre junts.

Segons aquesta definició tant la pol·linització com la dispersió de llavors a través d’animals són casos de mutualisme.

POL·LINITZACIÓ PER ANIMALS

Moltes plantes reben visites a les seves flores per part d’animals que pretenen alimentar-se del nèctar, del pol·len o d’altres sucres que aquestes produeixen  i a canvi transporten pol·len cap a altres flors, permeten que aquest arribi al estigma d’una manera molt eficaç. Així la planta obté el benefici de la fecundació amb un cost de producció menor de pol·len que el que suposaria dispersar-lo per l’aire (el qual arribaria amb menor probabilitat al estigma d’altres flors). I els animals a canvi obtenen com a recompensa l’aliment. S’estableix així una veritable relació de mutualisme entre els dos organismes.

 “Video:The Beauty of Pollination” – Super Soul Sunday – Oprah Winfrey Network (www.youtube.com)

El cas més extrem de mutualisme es dona quan aquestes especies evolucionen unes depenent de les altres, és a dir, quan es dona coevolució. Entenem per coevolució aquelles adaptacions evolutives que permeten als dos o més organismes establir una relació de simbiosis estreta, ja que les adaptacions evolutives d’un influeixen en les adaptacions evolutives de l’altre organisme. Per exemple, això es dona entre varies orquídies i els seus pol·linitzadors, com és el conegut cas de l’Orquídea de Darwin. Però, hi ha moltes altres plantes que també han coevolucionat amb els seus polinitzadors, com la figuera o la mandioca o iuca.

De cap manera això s’ha de confondre amb l’engany que algunes plantes preparen per al seus pol·linitzadors, els quals no obtenen cap benefici directe. Per exemple, algunes orquídies també atrauen als seus pol·linitzadors amb olors (feromones) i les seves formes curioses que s’assemblen a les femelles dels pol·linitzadors, fent que aquests s’acostin a elles per copular-les i quedin impregnats de pol·len que serà transportant a altres flors gracies al mateix parany.

14374841786_121feb4632_o.jpg
Orquidea abellera (Ophrys apifera) (Autor: Bernard DUPONT, flickr).

DISPERSIÓ DE LLAVORS PER ANIMALS

La dispersió de llavors per animals es considera que ha tingut lloc gracies a un procés coevolutiu entre animals i els mecanismes de dispersió de les llavors en el qual tant plantes com animals obtenen un benefici. El més probable és que aquest procés s’iniciés en el Carbonífer (~300 Ma), on ja es creu que algunes plantes com les cícades desenvolupaven uns falsos fruits carnosos que podrien ser consumits per rèptils primitius que actuarien d’agents dispersadors de llavors. Aquest procés s’hauria intensificat amb la diversificació de plantes amb flors (Angiospermes) i de petits mamífers i aus durant el Cretaci (65-12 Ma), fet que va permetre la diversificació dels mecanismes de dispersió i de les estructures del fruit.

El mutualisme es pot donar de dues maneres dins de la dispersió de llavors per animals.

El primer cas el duen a terme els dispersadors que ingereixen llavors o fruits que expulsaran posteriorment, sense ser digerits, per defecacions o regurgitats. Els fruits i llavors preparats per aquest cas són portadors de recompenses o reclams, amb els quals atrauen als seus agents dispersadors, ja que els fruits acostumen a ser carnosos, dolços i normalment tenen colors vistosos o emeten olors per atraure als animals.

Per exemple, Acacia cyclops forma unes beines que contenen llavors rodejades per un eleosoma (substancia molt nutritiva formada normalment per lípids) que són molt més grans que la pròpia llavor. Això suposa un cost elevat d’energia per part de la planta, ja que no tan sols ha de produir la llavor sinó que també té que formar aquesta recompensa. Però a canvi, la cacatua Galah o de cap rosat (Eolophus roseicapillus) transporta a llarga distancia les seves llavors, ja que al alimentar-se d’aquest eleosoma ingereix les llavors que seran transportades pel seu vol a llarga distancia fins que siguin expulsades per defecació en altres llocs.

Cacatua_Acacia.jpg
Esquerra, Cacatua Galah (Eolophus roseicapillus) (Autor: Richard Fisher, flickr) ; Dreta, beines d’Acacia cyclops (llavors negres, eleosoma rosa) (Autor: Sydney Oats, flickr).

I l’altre tipus de dispersió de llavors per animals que estableix una relació de mutualisme és aquella on les diàspores són recollides per animals en èpoques d’abundància i les enterren per a disposar d’elles com aliment quan tinguin necessitat. Però no totes són menjades i algunes germinen.

3748563123_eeb32302cf_o.jpg
Esquirol recollint fruits (Autor: William Murphy, flickr)

Però no tot acaba aquí, ja que hi ha altres exemples ben curiosos i menys coneguts que d’alguna manera han fet que tant animals com plantes visquin junts en un perfecte “matrimoni”. Mirem ara un parell d’exemples:

Azteca i Cecropia

Les plantes del gènere Cecropia viuen en els boscos tropicals humits de Centre-Amèrica i Sud-Amèrica essent unes grans lluitadores. La seva estratègia per aconseguir alçar-se i captar llum evitant la competència amb d’altres plantes ha sigut la estreta relació que mantenen amb les formigues del gènere Azteca. Les plantes proporcionen a les formigues refugi, ja que les seves tiges terminals són normalment foradades i septades (amb separacions), el que permet a les formigues habitar-les per dins, i a més les plantes també produeixen cossos de Müller, que són petits cossos nutritius rics en glicogen dels quals les formigues s’alimenten. A canvi, les formigues protegeixen a Cecropia de lianes o plantes trepadores, permetent-li un gran èxit com a planta  pionera.

Ant Plants: CecropiaAzteca Symbiosis (www.youtube.com)

Marcgravia i Ratpenats

Fa pocs anys s’ha descobert que una planta de Cuba que és pol·linitzada per ratpenats ha evolucionat donant peu a fulles modificades que actuen com antenes parabòliques per a l’ecolocalització (radar) dels ratpenats. És a dir, la seva forma facilita que els ratpenats la localitzin ràpidament el que els permet recol·lectar nèctar de manera més eficient i a les plantes ser pol·linitzades amb major èxit, ja que els ratpenats es desplacen ràpidament visitant centenars de flors cada nit per alimentar-se.

6762814709_6dfaf49fff_o.jpg
Marcgravia (Autor: Alex Popovkin, Bahia, Brazil, Flickr)

En general, veiem que la vida de les plantes depèn molt de la vida dels animals, ja que aquests estan connectats d’una manera o altre. Totes aquestes interaccions que hem presentat formem part d’un conjunt encara més gran que fa de la vida una més complexa i singular, en la que la vida d’uns no s’explica sense la vida dels altres. Per aquest motiu podem dir que la vida d’alguns animals i algunes plantes s’assembla a un matrimoni.

Difusió-català

REFERÈNCIES

  • Apunts obtinguts en diferents assignatures durant la realització del Grau de Biologia Ambiental (Universitat autònoma de Barcelona) i el Màster de Biodiversitat (Universitat de Barcelona).
  • Bascompte, J. & Jordano, P. (2013) Mutualistic Networks (Chapter 1. Biodiversity and Plant-Animal Coevolution). Princeton University Press, pp 224.
  • Dansereau, P. (1957): Biogeography: an Ecological Perspective. The Ronald Press, New York., pp. 394.
  • Fenner M. & Thompson K. (2005). The Ecology of seeds. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. pp. 250.
  • Font Quer, P. (1953): Diccionario de Botánica. Editorial Labor, Barcelona.
  • Izco, J., Barreno, E., Brugués, M., Costa, M., Devesa, J. A., Fernández, F., Gallardo, T., Llimona, X., Parada, C., Talavera, S. & Valdés, B. (2004) Botánica ªEdición. McGraw-Hill, pp. 906.
  • Murray D. R. (2012). Seed dispersal. Academy Press. 322 pp.
  • Tiffney B. (2004). Vertebrate dispersal of seed plants through time. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics. 35:1-29.
  • Willis, K.J. & McElwain, J.C. (2014) The Evolution of Plants (second edition). Oxford University Press, pp. 424.
  • National Geographic (2011). Bats Drawn to Plant via “Echo Beacon”. http://news.nationalgeographic.com/news/2011/07/110728-plants-bats-sonar-pollination-animals-environment/