Casi nunca pensamos en cómo se mueven las plantas o, si lo hemos hecho, consideramos que son movimientos insignificantes. Sin embargo, los movimientos son vitales en las plantas, les permiten orientarse de la mejor manera en el lugar donde se encuentran para sacar el mayor provecho de los recursos que tienen.
Uno de los primeros naturalistas que se dio cuenta de esto fue el mayor exponente de la teoría de la evolución, Charles Darwin. Él y su hijo Francis Darwin publicaron el libro El poder del movimiento en las plantas, donde exponen muchas de sus observaciones sobre este tema. Realizaron experimentos para estudiar, principalmente, el efecto de la luz y también fueron de los primeros en estudiar un tipo especial de movimiento llamado nutación.
Veamos de qué tratan los movimientos en las plantas, a qué estímulos responden y qué funciones pueden tener.
Movimientos de las plantas: estímulos
Las plantas responden a diversos estímulos relacionados con cambios en factores importantes para su supervivencia. Podemos agrupar a los estímulos que provocan o influyen en el movimiento de las plantas en dos grandes grupos:
- Externos o exógenos: se refieren a estímulos provenientes de factores abióticos o bióticos.
- Factores abióticos: son elementos no vivos, principalmente ambientales. Aquí se incluye la luz solar, gravedad, agua y sustancias químicas inorgánicas.
- Factores bióticos: representados por organismos vivos, sean de la misma especie o no. Con relación a los movimientos de las plantas, los factores bióticos se refieren al contacto físico, principalmente por herbívoros.
- Internos o endógenos: son factores relacionados con procesos internos de la planta, que no dependen de estímulos externos para llevarse a cabo. Los movimientos producto de estos estímulos también se denominan autónomos.
La regulación interna necesaria para responder a un estímulo es aún más relevante en las plantas porque, a diferencia de los animales, estas no pueden desplazarse. Todas las respuestas de las plantas deben ocurrir en el lugar donde están enraizadas. Además, las plantas no tienen un sistema nervioso de coordinación, como los animales. Esto significa que la coordinación entre las distintas partes del cuerpo de una planta depende de sistemas de comunicación química, a través de hormonas vegetales. Por lo tanto, las hormonas vegetales son esenciales para responder a los diversos estímulos.
Tipos de movimientos de las plantas
Nunca hemos visto una planta caminar por el bosque, sabemos que las plantas no pueden desplazarse de un lugar a otro. Entonces, ¿a qué se hace referencia cuando se habla del movimiento en las plantas? En realidad, ocurren muchos tipos de movimiento en las plantas, aunque la mayoría no son tan obvios. Los movimientos de las plantas generalmente se agrupan en dos tipos principales: tropismos y nastias. También veremos otro tipo de movimiento llamado nutación.
Movimiento de las plantas: tropismos
Los tropismos son movimientos de la planta que afectan la dirección del crecimiento de sus órganos, en respuesta a estímulos externos.
Los tropismos ocurren en todas las plantas y están relacionados con la orientación del crecimiento de diferentes partes de la planta. Cada órgano de la planta es sensible, en mayor o menor medida, a estímulos externos; en este caso abióticos o ambientales, que determinan hacia dónde debe crecer para aprovechar mejor su entorno.
Por ser movimientos relacionados con el crecimiento de la planta, los tropismos no se dan de forma instantánea, sino que son respuestas relativamente lentas, además de ser permanentes. Los tropismos son respuestas a estímulos ambientales que suelen ser continuos o periódicos, aunque su dirección puede cambiar (como la luz, gravedad y agua). La respuesta del órgano vegetal a un estímulo dado puede ser positiva, si crece hacia el estímulo; o negativa, si crece en dirección contraria a este. En la siguiente tabla presentamos los tropismos más comunes, y los estímulos que los provocan.
Tropismo | Estímulo | Respuesta |
Fototropismo | Luz | Positivo en el tallo y negativo en la raíz. |
Geotropismo o gravitropismo | Gravedad | Positivo en la raíz y negativo en el tallo. |
Hidrotropismo | Agua | Positivo en la raíz. |
Tigmotropismo | Contacto físico con alguna estructura | En plantas enredaderas es positivo en los zarcillos (estructuras en forma de espiral que sirven de sujeción), para sujetarse a la estructura. |
Quimiotropismo | Compuestos químicos | Depende de la sustancia específica y la estructura u órgano vegetal afectado. |
Tabla 1: Los principales tropismos en plantas en respuesta a distintos estímulos.
Veamos un ejemplo de cómo ocurren el fototropismo y el gravitropismo.
Movimiento de las plantas en busca de luz solar
La capacidad de detectar la luz en el entorno es esencial para la competitividad y la supervivencia de una planta, porque necesitan energía luminosa para producir azúcares y para determinar las distintas estaciones del año. Las plantas tienen fotorreceptores que detectan y responden principalmente a tres longitudes de onda de la luz: luz azul, luz roja y luz roja lejana.
Los fotorreceptores son estructuras o compuestos que detectan y absorben la luz. Esto último es posible gracias a que están formados por una proteína unida a un pigmento que lo permite.
- Los fotorreceptores responsables de regular el fototropismo se denominan fototropinas.
Las fototropinas se encuentran en la punta del tallo en crecimiento y, al detectar la luz azul, desencadenan la acumulación de una hormona vegetal llamada auxina (también conocida como ácido indol acético) en el lado sombreado de la planta. La auxina estimula la elongación celular, lo que hace que las células se expandan o crezcan. Dado que la expansión celular solo tiene lugar en el lado sombreado del tallo, la planta se inclina hacia la fuente de luz. La figura 1 muestra cómo la auxina regula la respuesta de la planta a la luz.
Además del fototropismo, las fototropinas también regulan otras respuestas de las plantas, como la apertura y el cierre de las hojas (nastias), el movimiento de los cloroplastos dentro de las células y la apertura de los estomas para el intercambio de gases durante la fotosíntesis.
Mientras que la luz azul favorece el doblamiento del tallo, la luz roja favorece el alargamiento del tallo principal y la luz roja lejana, su ramificación. Es decir: la luz roja/roja lejana influencian el crecimiento de la planta, pero no necesariamente su dirección, pues depende más de la luz azul. Las cromoproteínas que detectan la luz roja y la roja lejana se llaman fitocromos.
Gravitropismo
Los brotes suelen crecer por encima de la tierra, mientras que las raíces crecen hacia abajo en el suelo; tanto si están expuestas a la luz como si están en completa oscuridad. Si se le da el tiempo suficiente, una planta tumbada de lado en la oscuridad acabará desarrollando brotes hacia arriba. En ausencia de luz, esto se debe al gravitropismo.
El gravitropismo, o geotropismo, es la tendencia de las raíces a crecer hacia abajo en el suelo y de las ramas a crecer hacia arriba.
El gravitropismo está regulado por las auxinas y los estatolitos. Como ya se ha mencionado, las auxinas son hormonas vegetales que promueven la elongación celular. Los estatolitos son orgánulos celulares que contienen almidón (amiloplastos) y sirven de receptores de la gravedad. Se encuentran en las células de las puntas en crecimiento de tallos y de la raíz y caen al fondo de la célula, en respuesta a la gravedad.
Esto significa que si ponemos de lado a una planta, los amiloplastos se mueven, haciendo que la auxina se acumule en lo que la planta percibe como el nuevo fondo; es decir, en la dirección de la gravedad.
La auxina afecta al crecimiento de las raíces y de los brotes de forma diferente (ver Fig. 2):
- En las raíces, una alta concentración de auxina suprime la elongación celular: Las células que quedan en el lado inferior (nueva dirección de la gravedad) crecen lentamente, mientras que las células en la parte superior crecen normalmente, lo que hace que la raíz se doble hacia la alta concentración de auxina que está en la parte inferior.
- En los brotes, una mayor concentración de auxina promueve la elongación celular: En este caso, la parte que quedó en el lado inferior crece más rápidamente, lo que hace que el brote se doble hacia la región con menor concentración de auxina. Así, el gravitropismo hace que los brotes crezcan hacia arriba.
Fíjate que el efecto de la auxina en el tallo es igual al que ocurre en el fototropismo, donde se acumula en la parte sombreada y, por lo tanto, esta parte es la que más crece.
Movimiento de las plantas: nastias
Otro tipo de movimientos en las plantas, que no tienen que ver con el crecimiento —sino todo lo contrario, porque suelen ser relativamente rápidos y temporales (reversibles)—, son las denominadas nastias. Las nastias pueden ser provocadas por estímulos abióticos y bióticos, aunque también pueden tener un componente endógeno. Lo que tienen en común los estímulos externos que las provocan es que suelen ser esporádicos; es decir, su presencia no es estable ni continua, a excepción de la luz solar.
Aunque las nastias son comúnmente respuestas a estímulos externos, una diferencia importante con los tropismos es que en las nastias la respuesta no depende de la dirección del estímulo.
Las nastias más comunes son de dos tipos:
1. Sismonastia: son movimientos en respuesta al contacto físico.
La leguminosa Mimosa pudica pliega sus hojas sobre sí al detectar contacto físico (Fig. 3C). Las plantas carnívoras cierran sus hojas cuando un insecto hace contacto con las extensiones en el borde de sus hojas (Fig. 3D y E).
2. Fotonastia: movimiento en respuesta a la luz.
El patrón de mantener las flores y hojas (Fig. 3B) abiertas durante el día y cerradas durante la noche (o viceversa para algunas flores) que presentan muchas plantas, es una fotonastia. También el movimiento típico de la cabeza floral de los girasoles siguiendo al sol durante el día (Fig. 3A).
Fig. 3. El movimiento de las flores del girasol durante el día (A) y el cierre de las hojas durante la noche en algunas plantas (B, se muestra el tiempo que toman en cerrarse) son ejemplos de fotonastias. El cierre de las hojas en Mimosa pudica (C, marcadas con flecha) y en la planta carnívora Venus (D hoja abierta y E hoja cerrada) en respuesta al contacto físico son sismonastias.
Movimientos de las plantas: nutaciones
Las nutaciones se refieren a la forma en que se mueven los tallos y otros órganos y estructuras vegetales al crecer, siguiendo elipses, círculos o una forma perpendicular (Fig. 4). En este sentido, las nutaciones están relacionadas con el crecimiento de la planta; sin embargo, al contrario de los tropismos, no está claro si respondan a estímulos externos; aunque, en algunos casos, factores abióticos como la luz o la gravedad pueden influenciar estos movimientos, se considera que son autónomos y, por lo tanto, regulados principalmente por factores internos de la planta e inherentes a su crecimiento.
Las nutaciones, también llamadas circumnutaciones, son los movimientos oscilatorios (comúnmente elípticos o circulares) que presentan los órganos y otras estructuras vegetativas al crecer.
Este movimiento oscilatorio ocurre por crecimiento diferencial en el órgano, como si diferentes lados de este se turnaran para crecer, lo que produce que el órgano se doble hacia diferentes lados, sucesivamente. Aunque las nutaciones son más conocidas en el crecimiento de los tallos, son bastante ubicuas y se presentan en otros órganos y estructuras de la planta. Sin embargo, las nutaciones han sido menos estudiadas que los tropismos y los estímulos y mecanismos por los que ocurre no son bien conocidos.
Las nutaciones son más visibles en el tigmotropismo en plantas trepadoras y enredaderas (Fig. 5 y 6). Cuando los tallos y zarcillos de estas plantas crecen, presentan estos movimientos circulares, que aumentan la probabilidad de que se topen con algún objeto fijo que puedan usar de soporte. Las nutaciones, también facilitan que los zarcillos y tallos crezcan de forma espiralada, para rodear estas estructuras y sujetarse de forma segura.
Fig. 5: La forma espiralada en que crecen los zarcillos ayudan a algunas plantas trepadoras a sujetarse fuertemente en estructuras fijas.
Movimientos de las plantas - Puntos clave
- Los estímulos que provocan o influyen en el movimiento de las plantas pueden clasificarse en dos grandes grupos:
- Externos o exógenos: por factores externos a la planta.
- Factores abióticos: elementos ambientales (luz solar, gravedad, agua y sustancias químicas).
- Factores bióticos: ocasionados por organismos vivos (contacto físico principalmente por herbívoros).
- Internos o endógenos: relacionados a procesos internos de la planta. Los movimientos producto de estos estímulos también se denominan autónomos.
- Los tropismos son movimientos de la planta que reorientan la dirección del crecimiento de sus órganos, en respuesta a estímulos externos abióticos.
- La respuesta puede ser positiva, si crece hacia el estímulo, o negativa, en la dirección contraria a éste.
- Los tropismos más comunes son fototropismo (por la luz), gravitropismo (por la gravedad), hidrotropismo (por el agua), tigmotropismo (por contacto físico) y quimiotropismo (por sustancias químicas).
- Las nastias son movimientos relativamente rápidos y temporales en las plantas, en respuesta a estímulos externos (abióticos y bióticos), aunque también pueden tener un componente endógeno.
- Las sismonastias se dan en respuesta al contacto físico y las fotonastias, en respuesta a la luz.
- Las nutaciones, también llamadas circumnutaciones, son los movimientos oscilatorios que presentan los órganos y otras estructuras vegetativas al crecer. Se considera que son autónomos, aunque también puede ser que tengan un componente ambiental.
References
- Fig. 3 – A) Campos de Girasol imgn008 (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/Campos_de_Girasol_imgn008.jpg) por Random username 083794703875938, con licencia CC0; B) Mesquite-leaves-fold (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Mesquite-leaves-fold.jpg) por Sue in az, Dominio público; C) Mimosa pudica Blanco2.253-cropped (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Mimosa_pudica_Blanco2.253-cropped.jpg) por Francisco Manuel Blanco (O.S.A.), Dominio público, editada D) About the trap (https://www.flickr.com/photos/usfwssoutheast/49917904387/) por U.S. Fish and Wildlife Servie Southeast Region´s photostream, Dominio público; E) Gone for lunch! (https://www.flickr.com/photos/usfwssoutheast/49917605591/) por U.S. Fish and Wildlife Servie Southeast Region´s photostream, Dominio público.
- Fig. 5 - Eden Project rainforest (https://www.flickr.com/photos/catamongpigeons/4573914151/) por Catherine Ellis, Domino público.
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