Plantes hiperacumuladores de metalls pesants

Durant milions d’anys l’evolució ha portat a les plantes a desenvolupar diferents estratègies per defensar-se contra els enemics naturals, donant lloc a una lluita d’armament evolutiva en la qual la supervivència d’uns i altres depèn de l’habilitat per fer front a les adaptacions dels altres. I és en aquest escenari on la acumulació de metalls pesants a alts nivells en les plantes juga un paper molt important.

 INTRODUCCIÓ

Segons Boyd (2012), la defensa de les plantes pot tractar-se sota diferents punts de vista:

• mecànica: espines, cobertures rígides, etc.
• química: diferents compostos inorgànics i orgànics.
• visual: cripsis i mimetisme.
• comportament: relacionat amb modificacions en la fenologia.
• i associativa: simbiosis amb altres organismes, com és el cas del gènere Cecropia que estableix simbiosi amb les formigues del gènere Azteca, les qual protegeixen aquestes plantes – per saber-ne més: Plantes i animals també poden viure en matrimoni – .

Defensa mecànica amb espines (Autor: Karyn Christner, Flickr, CC).

S’ha vist que la defensa química és ubiqua, i, per tant, moltes interaccions entre organismes s’explicarien sota aquest punt de vista. A més a més, algunes plantes contenen grans quantitats de certs elements químics, freqüentment metalls o components metàl·lics, que juguen un paper defensiu important, són les anomenades plantes hiperacumuladores.

Plantes hiperacumuladores i les seves característiques principals

Aquestes plantes pertanyen a diferents famílies, per tant la hiperacumulació és una adquisicuió independentment que ha sorgit distintes vegades durant l’evolució, però que en tots els casos genera l’habilitat per créixer en sòls metal·lífers i acumular altes quantitats extraordinàries de metalls pesants en els òrgans aeris, a diferència dels nivells trobats en la majoria d’espècies. Se sap que les concentracions d’aquests elements químics pot ser entre 100 – 1000 vegades majors que les presents en espècies no hiperacumuladores.

Generalment la química defineix els metalls pesants com aquells metalls de transició amb una massa atòmica superior a 20 i una densitat relativa al voltant de 5.  Però, sota un punt de vista biològic, els metalls pesants són aquells metalls o metal·loides que poden ser tòxics en baixes concentracions. Tot i així, les plantes hiperacumuladores aconsegueixen ser tolerants, hiperacumulen aquests metalls pesants sense patir efectes fitotòxics (toxicitat expressada en la planta).

En aquest sentit, hi ha tres característiques principals que defineixen les plantes hiperacumuladores:

• Fort augment de la taxa d’absorció de metalls pesants.
• Arrels que duen a terme la translocació més ràpidament.
• Gran habilitat per detoxificar i segrestar metalls pesants a les fulles.

Per tant, les plantes hiperacumuladores estan ben preparades per a l’assimilació, translocació a fulles i segrest de grans quantitats de metalls pesants en vacuoles o parets cel·lulars. En part, això és degut a una sobrexpressió constitutiva dels gens que codifiquen per a transportadors en membrana.

Els valors llindars que permeten distingir una planta hiperacumuladora d’una altra que no ho és estan relacionats amb la fitotoxicitat especifica de cada metall pesant. Segons aquest criteri, les plantes hiperacumuladores són plantes que quan creixen en sòls naturals acumulen en les parts aèries (en grams de pes sec):

• > 10 mg·g^-1 (1%) de Mn o Zn,
• > 1 mg·g^-1 (0,1%) de As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, Se o Ti
• ó > 0,1 mg·g^-1 (0,01%) de Cd.

Minuartia verna, hiperacumuladora de coure (Autor: Candiru, Flickr, CC).

L’APARICIÓ DE PLANTES HIPERACUMULADORES I LES SEVES IMPLICACIONS

Fins al moment s’ha plantejat diferents hipòtesis per explicar per què certes plantes han esdevingut hiperacumuladores de metalls pesants:

• Tolerància i disposició de metalls.
• Resistència a la sequera.
• Interferència amb les plantes veïnes.
• Defensa contra els enemics naturals.

La hipòtesis que rep més suport és l’anomenada “Elemental defence” (defensa per elements), que indica que certs metalls pesants poden tenir un rol defensiu en la planta contra els enemics naturals, com els herbívors i els patògens. Aquests organismes al consumir la planta presentarien efectes tòxics, els quals els portarien a la mort o a la reducció del consum d’aquesta planta en un futur. Tot i això, encara que els metalls pesants poden actuar a través de la seva toxicitat, això no garanteix que la planta no sigui danyada o atacada abans que l’enemic natural sigui afectat per aquests. En aquest sentit segueix essent necessari una defensa més efectiva que permeti evitar l’atac.

D’altra banda, d’acord amb una hipòtesi més moderna, “Joint effects” (efectes conjunts), els metalls pesants poden actuar juntament amb els compostos orgànics de defensa donant lloc a una major defensa global. Els avantatges dels elements inorgànics, incloent aquí als metalls pesants, és que no són sintetitzats per la planta, s’absorbeixen del sòl directament i per tant no hi ha tanta despesa energètica invertida en la defensa, i a més no poden ser biodegradats. Tot i així, alguns enemics especialistes poden quelar els metalls pesants, gracies als quelat (substàncies que s’uneixen a aquests metalls pesants per a reduir la seva toxicitat) o segrestar-los dins d’òrgans d’acumulació on es reduiria la seva activitat. Aquesta nova hipòtesi justificaria la presència simultània de diferents metalls pesants i compostos orgànics de defensa en la mateixa planta, amb la finalitat d’aconseguir una defensa major que afecti a més enemics naturals, els quals s’esperaria que no fossin capaços de tolerar els diferents elements tòxics.

Thlaspi caerulescens, hiperacumuladora de zinc (Autor: Randi Hausken, Flickr, CC).

D’altra banda, s’ha vist que certs herbívors tenen habilitats per evitar alimentar-se de plantes amb alts nivells de metalls pesants fent el que s’anomena “taste for metals” (“tasta dels metalls”). Tot i saber que això succeeix, encara no es coneix el mecanisme exacte de tot aquest procés d’alerta i evitament.

Solanum nigrum, hiperacumuladora de cadmi (Autor: John Tann, Flickr, CC).

A més a més, tot i les elevades concentracions de metalls pesants que assumeixen aquestes plantes, alguns herbívors aconsegueixen sobrepassar aquesta defensa essent tolerants, és a dir, la seva dieta permet ingerir altes dosis de metalls i per tant alimentar-se de la planta. Això porta a pensar que certs herbívors podrien esdevenir especialistes en alimentar-se d’aquestes plantes, i que, per tant, aquest tipus de defensa quedaria reduït als organismes amb dietes variades, els anomenats generalistes. Tot i així, s’ha vist que algunes vegades els herbívors generalistes presenten una preferència i tolerància superior per les plantes hiperacumuladores que no pas els especialistes.

Per tots aquests motius es pot dir que l’evolució continua jugant un paper molt important en aquesta lluita d’armaments.

REFERÈNCIES

• Boyd, R., Davis, M.A., Wall, M.A. & Balkwill K. (2002). Nickel defends the South African hyperaccumulator Senecio coronatus (Asteraceae) against Helix aspersa (Mollusca: Pulmonidae). Chemoecology 12, p. 91–97.
• Boyd, R. (2007). The defense hypothesis of elemental hyperaccumulation: status, challenges and new directions. Plant soil 293, p. 153-176.
• Boyd, R. (2012). Elemental Defenses of Plants by Metals. Nature Education Knowledge 3 (10), p. 57.
• Laskowski, R. & Hopkin, S.P. (1996). Effect of Zn, Cu, Pb and Cd on Fitness in Snails (Helix aspersa). Ecotoxicology and environmentak safety 34, p. 59-69.
• Marschner, P. (2012). Mineral Nutrition of Higher Plants (3). Chennai: Academic Press.
• Noret, N., Meerts, P., Tolrà, R., Poschenrieder, C., Barceló, J. & Escarre, J. (2005). Palatability of Thlaspi caerulescens for snails: influence of zinc and glucosinolates. New Phytologist 165, p. 763-772.
• Prasad, A.K.V.S.K. & Saradhi P.P. (1994).Effect of zinc on free radicals and proline in Brassica and Cajanus. Phytochemistry 39, p. 45-47.
• Rascio, N. & Navari-Izzo, F. (2011). Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting?. Plant Science 180 (2),p. 169-181.
• Shiojiri, K., Takabayashi, J., Yano, S. & Takafuji, A. (2000) Herbivore-species-specific interactions between crucifer plants and parasitic wasps (Hymenoptera: Braconidae) that are mediated by infochemicals present in areas damaged by herbivores. Applied Entomology and Zoology 35, p. 519–524.
• Solanki, R. & Dhankhar, R. (2011). Biochemical changes and adaptive strategies of plants under heavy metal stress. Biologia 66 (2), p. 195-204.
• Verbruggen, N., Hermans, C. & Schat, H. (2009). Molecular mechanisms of metal hyperaccumulation in plants. New Phytologist 181 (4), p. 759–776.
• Wenzel, W.W. & Jockwer F. (1999). Accumulation of heavy metals in plants grown on mineralised soils of the Austrian Alps. Environmental pollution 104, p. 145-155.

18 aplicacions mòbils imprescindibles per les teves sortides de camp

ATENCIÓ! AQUEST ARTICLE HA QUEDAT OBSOLET.

LLLEGEIX LA VERSIÓ ACTUALITZADA I AMPLIADA AQUÍ

Enrere han quedat els temps en què havíem de carregar amb guies i guies d’identificació d’espècies per gaudir del mar o muntanya. Tot i la nostàlgia d’aquestes guies impreses, avui, gràcies a les aplicacions mòbils qualsevol aficionat a la natura pot portar a la butxaca tota aquesta informació i més que no ens poden brindar els mètodes clàssics.

Com a persona amant de la biologia o natura en general, no et perdis aquestes 18 aplicacions per identificar i aprendre de tot el que t’envolta. en necessites més? No et perdis la segona part. 

BIODIVERSITAT I CARTOGRAFIA

MAP OF LIFE

Comencem amb un plat fort: aquesta meravellosa aplicació et permet conèixer quina flora i fauna tens al voltant arreu del món. Marcant en un mapa la nostra ubicació, ens indicarà quines espècies es poden trobar a la zona on som classificades per grups (aus, amfibis, insectes, arbres, plantes, peixos …) en una base de dades de més de 900.000 espècies.

Entrant a la fitxa de l’espècie que ens interessi, a més de la descripció, fotografies… podem marcar si hem fet algun albirament, contribuint així a aportar dades sobre la freqüència d’aparició de l’espècie i tenint un registre de les nostres observacions.

També podem trobar directament la fitxa d’una espècie amb el cercador.

BIOGUIDE – GUIA DE CAMP MUNDIAL

Bioguide ens permet tenir al nostre Android mamífers, aus, rèptils, amfibis, peixos, papallones, arnes, plantes i bolets. En iniciar l’aplicació et dóna a triar quines dades descarregar d’un total de 100.000 fotos i 1.000 sons, per usar-los després offline a la natura. A més de castellà, està disponible en multitud d’idiomes.

Permet fer cerques per color, regió, nom, estat de conservació, dieta, tipus de floració… Dins de la fitxa de cada espècie, ens trobarem amb tot tipus de característiques, com l’hàbitat, estat de conservació, dieta, locomoció, sistemàtica, morfologia i fisiologia, rastres, espècies semblants… Una app molt completa a tenir en compte.

BV MÒBIL

Aquesta aplicació ens permet pujar fotografies de les nostres observacions, ja siguin animals, plantes, líquens o roques a una base de dades de fotografies georeferenciades. Al poc temps l’espècie serà identificada i podràs guardar la teva foto amb el nom correcte. D’aquesta manera a més, podrem col·laborar en el coneixement de la biodiversitat i en la conservació del medi ambient.

iNATURALIST

iNaturalist és una altra aplicació que ens permetrà pujar les nostres observacions a la base de dades Global Biodiversity information Facility , per contribuir a un millor coneixement de la biodiversitat aportant dades als científics.

Es tracta d’un projecte de ciència ciutadana en el qual pots començar el teu propi projecte o unir-te a un d’iniciat, contactar amb els experts que identifiquen els organismes que observes i ampliar el teu coneixement intercanviant experiències amb altres naturalistes.

PEAKFINDER EARTH

Com es diu la muntanya que tens davant? Amb només enfocar el teu mòbil cap a ella, podràs saber el nom de qualsevol cim d’arreu del món, ja que la seva base de dades compta amb 250.000 referències. L’aplicació té un cost de 3,39 € i funciona offline.

PUNTOS GEODÉSICOS

Si busques una alternativa gratuïta, Punts geodèsics ens informarà sobre el nom, altitud del cim que estem mirant i a quina distància està. Ha de instal·lar-se conjuntament amb l’app de realitat augmentada Layar i només ens informa sobre cims espanyols.

Font

BOTÀNICA I MICOLOGIA

ARBOLAPP

Es tracta d’una guia d’arbres silvestres de la Península Ibèrica i Balears. Amb ella podràs identificar qualsevol arbre que et trobis.

A la cerca guiada, pots anar descrivint en forma de clau dicotòmica com és l’arbre fins que arribis a la seva espècie, on obtindràs una descripció del mateix, fotografies i distribució. També hi ha la cerca oberta, on a partir de la localització, fulles, fruits, flors i altres característiques l’app et portarà a l’arbre desitjat. També disposa d’un glossari amb més de 80 paraules i el més important, no requereix connexió a Internet per al seu ús.

Si el que necessites és una guia de camp d’arbres d’Europa i Amèrica del Nord prova amb IKnow Trees 2 LITE, amb una base de dades de més de 200 espècies (només per Android).

Pl@ntNet

El “Shazam” de les plantes. Pujant fins a 4 fotos de la planta que vols identificar i indicant si és una flor, fruit, tija… aquesta aplicació buscarà entre les més de 4.000 espècies que té registrades i t’indicarà de quina planta es tracta. Si no es troba a la base de dades, pots registrar-la perquè la resta de la comunitat la identifiqui i entri a formar part de la base de dades.

FUNGIPEDIA

Aplicació per a la identificació de bolets amb 250 espècies en la seva versió gratuïta. A més d’informació sobre el bolet i la seva possible toxicitat, en les espècies susceptibles de ser confoses s’inclou la descripció dels errors més comuns, per evitar així la recol·lecció d’espècies innecessàries permetent que segueixin complint la seva funció a la natura. L’aplicació permet treballar sense connexió si prèviament ens hem descarregat les llibreries amb les fitxes i fotografies.

Font

Amb la versió Pro (6,99 €), podrem guardar la localització GPS dels bolets que haguem trobat. si alguna espècie no està referenciada, la podrem afegir a la base de dades.

ZOOLOGIA

AVES DE ESPAÑA

Si ets aficionat a l’ornitologia no pot faltar al teu smartphone aquesta aplicació desenvolupada per SEO Birdlife. Es divideix en dos apartats:

• La guia d’aus pròpiament dita, amb fitxes de les 563 espècies d’aus que estan presents o han estat citades a Espanya. A cada fitxa trobaràs la distribució, dibuixos, fotos, vídeos, els cants i una breu descripció, així com els mesos d’albirament.
  

  

Itineraris ornitològics: ens informa de les zones d’Espanya on realitzar les nostres observacions, amb informació sobre la importància ecològica de la zona i quines aus podem trobar.

AVES ACUÁTICAS

SEO Birdlife disposa a més de l’app específica Aves acuáticas per informatitzar censos d’aus aquàtiques, identificar les zones humides més properes a la nostra ubicació i consultar les fotografies i censos actuals de cada zona humida.

WARBL , TWIGLE I MERLIN BIRD ID

Aquestes tres apps ofereixen funcions similars. A Warbl ens trobem amb el “Shazam” de les aus. Amb només fer que el mòbil escolti el cant d’un ocell, el reconeixerà i ens donarà informació de l’espècie sense estar connectats a la xarxa. Tot i que reconeix 220 aus de UK, el podrem fer servir també a Espanya. Té un cost de 5,29 €.

Twigle Birds Field Guide (només per iPhone) és una altra app que no només ens permet identificar els ocells pel seu cant, com Warbl, sinó que permet pujar fotos de qualsevol au que haguem albirat i reconeixerà l’espècie a partir de la nostra imatge. Identifica espècies d’Amèrica del Nord, Irlanda, UK i Sud-àfrica.

Si no disposem d’iPhone, Merlin Bird ID a la seva versió web també permet reconèixer a partir d’una foto centenars d’espècies d’ocells d’Amèrica del Nord. També disposa d’aplicació a Android i iOS per a la identificació de les aus a partir d’unes senzilles preguntes.

INSECT ORDERS

Si ets un apassionat dels insectes, amb aquesta aplicació podràs identificar ordres d’insectes, això sí, australians. Tot i així, es tracta d’una bona manera d’aprendre a distingir les característiques que defineixen cada ordre, presents també a Espanya (exceptuant-ne tres) .

iFelix – WOLF

Els quaderns de camp de l’emblemàtic Félix Rodríguez de la Fuente revisitats. Si ets un apassionat dels llops, amb aquesta app (2,20 €) gaudiràs d’il·lustracions, animacions 3D, fotografies, mapes dinàmics, sons, utilitats (càmera amb geolocalització d’albiraments i altres) i una àrea de pràctiques de dibuixos de camp .

De moment només està disponible el quadern del llop, però s’estan preparant els quaderns de l’àguila imperial i el linx ibèric.

ANIMALS TIME: ENCYCLOPEDIA

Tot i que la descripció d’aquesta aplicació (disponible només en anglès i per Android) indiqui que està dirigida a nens, la veritat és que ens trobem davant moltíssima informació sobre centenars d’espècies animals. Curiositats, distribució, hàbitat, comportament, alimentació …

També disposa d’apartats específics per a espècies en perill i fins i tot extintes. Una aplicació a tenir en compte si domineu l’anglès.

Fins aquí la selecció de All You Need is Biology d’apps mòbils per a utilitzar al camp. En futurs articles completarem la llista amb més aplicacions de mapes, brúixoles i altres utilitats imprescindibles per a qualsevol naturalista. També descobrirem altres tipus aplicacions relacionades amb la biologia.

I tu, quines altres aplicacions coneixes per completar aquesta llista? Les afegeixes més baix als comentaris?

REFERÈNCIES

• Foto de portada
• La resta de fotografies, si no s’indica el contrari, obtingudes de les stores corresponents.

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.

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.

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.

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: Cecropia – Azteca 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.

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.

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/

Plantes carnívores

El carnivorisme és un tipus de nutrició que normalment associem als animals, al món dels  heteròtrofs. Però s’ha vist que hi ha plantes que també són capaces d’alimentar-se d’altres organismes. Aquestes són les anomenades plantes carnívores i les seves estratègies per capturar a les preses són ben diferents i curioses.

QUÈ ÉS UNA PLANTA CARNÍVORA?

Una planta carnívora és aquella planta que tot i ser autòtrofa obté un suplement nutritiu gràcies a que s’alimenta d’animals, sobretot d’insectes.

Per a que una planta sigui carnívora ha de complir  tres requisits bàsics:

• Han d’atreure la presa per capturar-la i matar-la. Per tal d’atreure normalment presenten coloració vermellosa i també secreten nèctar. I per a capturar les preses han de constar de trampes, adaptacions morfològiques i anatòmiques que permeten retenir i matar la presa.
• També han de ser capaces de digerir i absorbir els nutrients alliberats per la presa que han capturat.
• I finalment han d’extreure un benefici significatiu de tot el procés.

Venus atrapamosques (Dionaea muscipula) (Autor: Jason).

ON VIUEN?

Les carnívores resulten poc competitives en ambients normals i a més acostumen a presentar un sistema radicular petit, per això requereixen d’aquesta especialització que els permet créixer més ràpidament. Generalment es troben en llocs amb poca mineralització, però alta concentració de matèria orgànica i zones d’humitat elevada i assolellades, ja que totes les  carnívores fan la fotosíntesi.

Normalment també són plantes calcífugues, és a dir, no estan ben adaptades a sòls alcalins i prefereixen ambients àcids on la font de calci és la presa. També tendeixen a viure en ambients reductors, per tant apareixen en sòls amb poc oxigen i carregats d’aigua. Algunes fins i tot són aquàtiques i viuen surant o submergides però prop de la superfície.

TIPUS DE TRAMPES I EXEMPLES

El sistema de captura és bastant divers, però es pot classificar segons si hi ha moviment o no.  Considerem actives aquelles que tenen moviment mecànic o per succió. En segon lloc hi hauria les semiactives; aquestes tenen moviment i consten de pèls adhesius. I finalment hi ha les passives, és a dir, que capturen sense moviment gràcies a pèls adhesius o estructures de caiguda com els cucurutxos o les urnes. A continuació veurem les estratègies a través de varis exemples.

TRAMPES ACTIVES

Venus atrapamosques

En el cas d’aquesta planta les trampes són mecàniques i estan formades per dues valves unides a un eix central. Aquestes valves són el resultat de la transformació de les fulles, les quals ja no són fotosintètiques. En conseqüència la tija és l’encarregada d’actuar com a pecíol i de fer la fotosíntesis; per això es troba eixamplada, augmentant la seva superfície facilita el procés. D’altra banda, les valves consten de glàndules de nèctar que atrauen a la presa i a més estan envoltades en el seu perímetre per dents que faciliten el tancament, ja que queden superposades per encaixar perfectament i evitar que l’animal s’escapi.

Però, què acciona el seu tancament?  Els encarregats són una sèrie de pèls disparadors que es troben al interior de la valva. Quan la presa es situa sobre la trampa i mou dos cops el mateix pèl o en mou dos en menys de 20s les valves es tanquen immediatament.

A continuació podem veure un vídeo on s’explica aquest procés. El vídeo és originari d’un reportatge emès per La 2 de TVE (Canal de Youtube: Luis Estévez):

Utricularia, la succionadora

Aquesta planta aquàtica que viu submergida prop de la superfície consta de sàculs o utricles que actuen com a trampes. Els sàculs es caracteritzen per tenir a l’entrada uns pèls sensitius que activen el mecanisme de succió de l’animal cap a l’interior, ja que en conseqüència el sàcul genera una pressió interna molt forta. D’aquesta manera succionen l’aigua i arrosseguen l’animal a la trampa. En el moment que entra l’aigua al sàcul, aquest pot arribar a augmentar un 40% el seu volum. La pressió interna és tan gran que quan l’animal és capturat s’escolta la succió.

En el següent curt podem veure a l’Utricularia en acció. El vídeo és originari d’un reportatge emès per La 2 de TVE (Canal de Youtube: Schoolbox):

TRAMPES SEMIACTIVES

Quan t’agafi ja no podràs escapar 

La presència de pèls adhesius no és exclusiva de plantes carnívores, moltes plantes els utilitzen com a defensa o per evitar pèrdua d’aigua. Però algunes carnívores, com la Drosera, els utilitzen per a capturar animals.

Els pèls adhesius o glàndules que presenta Drosera a les seves fulles estan formats per un peu i una cèl·lula apical que allibera mucílag. Aquesta substància atrau les preses per l’olor i pel gust. Quan la presa es situa a les fulles, les gotes de mucílag es van fusionant entre elles fins que formen una massa viscosa que acaba lubricant tota la presa fent impossible que pugui escapar. Cal remarcar que les glàndules tenen certa mobilitat i es desplacen per posar-se en contacte amb l’animal. A més, això provoca el tancament de la fulla facilitant la posterior digestió.

El següent vídeo mostra el funcionament d’aquest mecanisme (Canal de Youtube: TheShopofHorrors):

TRAMPES PASIVES

Compte que t’enganxes!

El cas de Drosophyllum és molt semblant al de Drosera, però aquesta vegada els pèls adhesius no tenen moviment i en conseqüència la fulla tampoc. El insecte queda atrapat simplement perquè s’enganxa i no es pot alliberar.

Insectes atrapats pels pèls adhesius de Drosophyllum (Autor: incidencematrix).

Vigila que caus!

Finalment veiem les trampes passives de caiguda, els cucurutxos i les urnes. Aquests a vegades presenten una tapa immòbil que no forma part del mecanisme de captura, però que protegeix la trampa de l’excés d’aigua, evitant que s’ompli. Els cucurutxos i urnes poden estar formats per la pròpia fulla o bé ser una estructura addicional originada pel nervi foliar. Aquest baixa fins l’altura del terra i desprès forma la trampa.

Urna de Nepenthes (Autor: Nico Nelson).

Les preses es senten atretes cap aquests paranys degut a les glàndules de nèctar situades al interior. Un cop dins sortir és ben complicat! Les parets d’aquestes trampes poden ser viscoses, presentar pèls orientats cap a baix que dificulten la sortida o bé tenen taques translúcides que fan pensar a l’animal que hi ha una sortida, però que en realitat no ho és i llavors l’animal cau esgotat al fons intentant escapar. D’altres a més alliberen substàncies que atordeixen a la presa impedint la fugida.

Cucurutxos de Heliamphora (Autor: Brian Gratwicke).

Cal dir que els animals grans que acostumen a caure en aquestes trampes és perquè estan malalts o perquè el seu desenvolupament no els permet distingir la trampa, tot i que n’hi ha que arriben a fer 20cm de llarg.

FALSES CARNÍVORES

Hi ha algunes plantes que sembla que en un futur podrien arribar a ser carnívores, però que no ho són per que no tenen un mecanisme especialitzat, és a dir, no compleixen un o més dels requisits necessaris.

És el cas de Dipsacus fullonum.  Aquesta espècie consta d’unes fulles que emmagatzemen aigua al voltant de la tija. Això evita que els insectes no voladors puguin pujar i alhora actua com a trampa potencial de caiguda. De tal manera que alguns insectes poden morir ofegats a l’aigua. Per tant, en un futur podria ser carnívora, ja que capturaria els insectes i a partir d’aquesta aigua absorbiria els nutrients.

Acumulació d’aigua amb insectes morts a les fulles de Dipsacus fullonum (Autor: Wendell Smith).

REFERÈNCIES

• Apunts de Fisiologia Vegetal Ambiental, Grau de Biologia Ambiental, UAB.
• International Carnivorous Plant Society – http://www.carnivorousplants.org