Algunas raíces de plantas dibujan una línea en la arena, literalmente.

En Sudáfrica puedes moverte entre un bosque fresco y verde y un matorral bañado por el sol con un solo paso. Estos estrechos límites entre ecosistemas dramáticamente diferentes se mantienen mediante una intensa competencia entre las raíces de las plantas, sugiere una nueva investigación.

Fynbos, un tipo de matorral rico en especies que se encuentra solo en el extremo sur de África, tiene, con mucho, las raíces más delgadas de cualquier comunidad de plantas en el planeta, informan los investigadores el 1 de marzo. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Estas raíces que se alimentan de nutrientes, junto con algunas adaptaciones que mejoran el fuego, ayudan a transformar los fynbos en un reino austero donde solo las plantas de fynbos pueden sobrevivir.

El ecologista Lars Hedin y sus colegas estaban interesados ​​en qué factores organizan la naturaleza a escalas muy amplias y querían estudiar lugares donde los cambios ambientales a lo largo del tiempo pueden cambiar el ecosistema entre dos estados diferentes.

Entran los fynbos. Es un hábitat bajo y arbustivo que alberga una abrumadora variedad de plantas: más de 7000 especies, la mayoría de las cuales no se encuentran en ningún otro lugar del mundo (número de serie: 24.8.2004).

«Es uno de los sistemas florísticamente más diversos del mundo», dice Hedin de la Universidad de Princeton. «Es básicamente tan diverso como un bosque tropical».

Pero justo al lado de este país de las maravillas cálido y lleno de flores, con el mismo clima y estructura geológica subyacente, se encuentra el exuberante bosque afrotemplado, que prospera con árboles altos y musgo, pero con menos especies en general.

“El límite es tan agudo como un metro. Es como una transición binaria de cero a uno”, dice Mingzhen Lu, coautor del estudio, ecologista del Instituto Santa Fe en Nuevo México. Eso es mucho más angosto que la zona de transición entre la sabana y la selva tropical, dice, que puede extenderse por muchos kilómetros.

Para investigar qué subyace a estos límites definidos, el equipo comparó muestras de raíces de fynbos y sistemas forestales. También llevaron a cabo experimentos de trasplante, trayendo plantas a los fynbos de bosques afro-templados y rastreando su crecimiento durante cuatro años. Los investigadores mantuvieron las raíces de las plantas de fynbos alejadas de los injertos y manipularon los niveles de nutrientes en algunas parcelas para descubrir los factores limitantes para las plantas del bosque.

El equipo descubrió que cuando los árboles del bosque se mantuvieron alejados de las raíces de fynbos o se les dio más nitrógeno, crecieron cinco veces más rápido que los expuestos a la competencia o la privación nutricional. Esto sugiere que las plantas de fynbos evitan que las plantas invasoras monopolicen el acceso a los nutrientes.

Debajo de la superficie, la historia se vuelve aún más clara. Las plantas de fynbos tienen raíces largas y delgadas que actúan como cohetes buscadores de nutrientes, serpenteando a través del suelo donde otras raíces no pueden.

«Esa es una ventaja competitiva», dice Hedin. «Es un arma clandestina».

El grosor medio de las puntas de las raíces en la comunidad de plantas fynbos es de aproximadamente 0,1 milímetros, o aproximadamente de un cuarto a la mitad del grosor de cualquier otro sistema de raíces en el mundo. “Las raíces de fynbos más gruesas siguen siendo más delgadas que las más delgadas [Afro-temperate] Raíces del bosque”, dice Lu.

En comparación con las plantas del bosque, las raíces de fynbos también son 10 veces más largas. Un gramo de tejido de raíz de algunas plantas de fynbos, aproximadamente la masa de una chincheta, puede estirar 15 longitudes de campo de fútbol.

Los investigadores creen que el fynbos causa «miseria nutricional» para cualquier planta que no sea fynbos al hacer que el suelo alrededor del fynbos sea pobre en nutrientes con sus raíces hipereficientes. Además, una gran proporción de arbustos y pastos de fynbos son altamente inflamables, lo que hace que el ecosistema sea vulnerable a incendios particularmente intensos. Los incendios arden tanto que volatilizan el nitrógeno del suelo en el aire, eliminando también esos nutrientes del área. En lugar de manipular su entorno para aumentar los niveles de nutrientes, las plantas pueden estar haciendo lo contrario, saboteando el suministro de nutrientes, para tener ventaja sobre posibles invasores.

Lirio naranja con flores rojas
un lirio de fuego (Cyrtanthus ventricosus) surge después de un incendio en los suelos severamente pobres en nutrientes del ecosistema fynbos de Sudáfrica.Mingzhen Lu

«Puedes intentar entrar, no tienes posibilidad», dice Hedin.

Los límites del bosque de fynbos fluctúan entre ciclos de incendios a lo largo de los años, con el bosque húmedo repeliendo en gran medida las llamas y los fynbos finalmente expulsando a los invasores.

Una noción arraigada sobre las grandes comunidades ecológicas, dice Hedin, es que están impulsadas en gran medida por factores no vivos como el clima, la topografía y la geología, en los que los organismos se adaptan a las condiciones locales. Pero en este caso, y quizás en otros, los «estados estables alternativos» surgen de una guerra que se libra entre organismos.

Los resultados muestran cómo las piezas de este rompecabezas (fuego, características de las plantas por encima y por debajo del suelo y retroalimentaciones suelo-planta para comenzar) arrojan luz sobre los procesos detrás de la creación y el mantenimiento de las dos zonas de vegetación coexistentes, dice Gerlinde de Deyn, un suelo ecólogo de la Wageningen University & Research en los Países Bajos, no involucrado en la investigación.

La delgadez de las plantas de fynbos es «sorprendente», dice de Deyn, pero es necesario abordar el papel de los hongos asociados a las raíces en el ecosistema. Estos hongos normalmente están muy involucrados en el ciclo de nutrientes del suelo y pueden contribuir a la absorción eficiente de nutrientes por parte de las raíces en lugar de que las raíces lo hagan solas.

También puede haber lecciones en los fynbos sobre cómo los rasgos de las raíces ayudan o previenen la propagación de plantas invasoras, dice Lu.

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