¿Cómo responden las plantas a los estímulos ambientales?

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Cuando los animales se ven enfrentados a un estímulo ambiental, bien sea la puesta del sol, fuertes lluvias, o la necesidad de encontrar agua y comida, lo normal es que se generen unas respuestas basadas en su comportamiento. Por lo general, una de las respuestas de los animales a estos estímulos es moverse del lugar en el que se encuentran. Por el contrario, las plantas no pueden reaccionar de la misma forma a los mismos estímulos ambientales. Esto se debe a que las plantas son sésiles, es decir, a que están literalmente enraizadas o ancladas siempre en el mismo lugar. Por eso, las plantas deben reaccionar a diferentes estímulos o retos por medio de su fisiología y desarrollo.

Estas diferencias en el estilo de vida entre plantas y animales se deben a una diferencia clave entre ambos grupos: mientras que los animales se desplazan en su entorno, las plantas crecen fijas en el suyo. Este modo de vida de las plantas hace que su crecimiento esté determinado, en gran medida, por los estímulos del entorno. Así, uno de los elementos del conjunto de respuestas de crecimiento empleado por las plantas para llevar a cabo este tipo de desarrollo “plástico” y condicionado por su entorno es el crecimiento direccional. El crecimiento direccional se produce a su vez, por un estímulo direccional. Este fenómeno es conocido como tropismo.

Qué son los tropismos

Por consiguiente, los tropismos de las plantas son mecanismos por medio de los cuales estas se adaptan a los cambios ambientales. Así mismo, un tropismo es un movimiento que se dirige o se aleja de un estímulo. Los estímulos que comúnmente influyen en el crecimiento de las plantas son cuatro: la luz, la gravedad, el agua y el tacto. Ahora bien, no se deben confundir los tropismos con otros movimientos de las plantas. Con los movimientos násticos, la dirección de la respuesta depende de la dirección de los estímulos. Los movimientos násticos de las hojas de las plantas carnívoras son un buen ejemplo. Aquí, estos movimientos son iniciados por un estímulo, pero la dirección de este no es un factor en la respuesta que se genere a raíz de este.

Además de tener que responder a las agresiones del entorno (como la herbivoria o el ataque de patógenos) las plantas necesitan explorar su entorno. De esta forma, buscan los recursos nutricionales básicos que sustentan sus vidas. Por lo tanto, las plantas en su entorno buscan principalmente suministros adecuados. El agua, los nutrientes minerales, la luz y, en algunos casos, el apoyo físico forman parte de estos. La distribución de los suministros que necesitan y buscan las plantas varía según el tiempo y el espacio. Si las plantas son capaces de controlar estas variables y, a su vez, la dirección de los cambios que estas generan, tendrán mayor capacidad para explorar su entorno. Por ende, estos tropismos están presentes todo el tiempo en las plantas y son la clave de la adaptabilidad al entorno para su supervivencia.

Tropismos positivos y negativos

Los tropismos de las plantas son también el resultado del crecimiento diferencial. Este crecimiento se produce cuando las células de una zona de un órgano de la planta crece más rápido que las células de la zona opuesta. Así, el crecimiento diferencial de las células dirige el crecimiento del órgano (hoja, raíz, tallo, etc.). Del mismo modo, determina el crecimiento direccional de toda la planta. Algunas hormonas vegetales, como las auxinas, son consideradas reguladoras del crecimiento diferencial de un órgano de la planta. Estas hormonas provocan que la planta se curve o se doble como respuesta a un estímulo.

El movimiento que se genera en dirección a un estímulo se considera tropismo positivo. En cambio, el crecimiento en dirección contraria a un estímulo es conocido como tropismo negativo. Otras respuestas trópicas habituales de las plantas son el gravitropismo, el fototropismo, el hidrotroprismo, el tigmotropismo, el termotropismo y el quimotropismo.

Gravitropismo

La división celular de las plantas ocurre en regiones subapicales denominadas zonas de elongación, y formadas por unos tejidos llamados merismtemos. Esta división celular permite el crecimiento de los órganos de las plantas. La gravedad es una señal endógena y ambiental que, acompañada de otras señales, regulan dicho proceso de crecimiento. Cuando la radícula (raíz de la planta) se alarga y su semilla germina, se forma las raíces primarias. Todas las raíces que se generan a partir de las raíces primeras son conocidas como raíces secundarias. Aunque los brotes primarios crecen en contra de la gravedad, las raíces primarias tienden a crecer a favor de ella.

Los órganos periféricos, en cambio, surgen de los órganos primarios. Sin embargo, hacen un rápido reajuste para seguir un ángulo de preferencia con respecto al vector de la gravedad. Este es conocido como ángulo de punto de ajuste de la gravedad (GSA por sus siglas en inglés). Por medio de este, un órgano mantiene su orientación vertical descendente de 0 grados. El crecimiento lateral o periférico, partiendo del eje u órgano primario, permite que la planta explore mejor el entorno en el que crece, por lo que podrá adquirir de forma eficaz los recursos de dicho entorno.

Por lo tanto, cada órgano de la planta responde a la gravedad de forma diferente. Por consiguiente, crecen desde ángulos de punto de ajuste de la gravedad específicos para cada uno de los órganos. Estos ángulos pueden modificarse por el desarrollo de la planta, por la acción de las hormonas o debido a señales ambientales. Ahora bien, el crecimiento de la planta con una orientación vertical descendente de 0 grados se da gracias al gravitropismo. En general, este tropismo puede ser considerado como una estrategia de las plantas que permite que sus órganos tengan accesos a recursos escasos, tanto subterráneos y aéreos.

Importancia del gravitropismo

El gravitropismo tiene gran importancia en las plantas, pues dirige el crecimiento de sus raíces. Cuando las raíces crecen hacia la atracción de la gravedad, se considera que hay gravitropismo positivo. Cuando las raíces crecen en dirección opuesta a la gravedad se considera gravitropismo negativo. La orientación del sistema de raíces y brotes de la planta hacia la gravedad puede observarse desde las etapas de germinación de la plántula.

Ahora bien, la orientación del sistema de raíces hacia la atracción de la gravedad se da gracias al capuchón de la raíz, llamado cofia o pilorriza. Se cree que los estatocitos, que son las células especializadas del capuchón de la raíz, son los responsables de detectar la gravedad. Están células especializadas también se encuentran en otros órganos, como el tallo. El tallo contiene unos orgánulos llamados amiloplastos. Estos funcionan como almacenes de almidón. Los granos de almidón gruesos hacen que los amiloplastos se depositen en las raíces de las plantas. Esto sucede como respuesta a la gravedad.

La sedimentación de los amiloplastos hace que la cápsula de la raíz envíe señales a la zona de elongación. Como se ya mencionó, esta zona es una de las responsables del crecimiento de la raíz. La actividad en esta zona provoca un crecimiento diferencial y una curvatura en la raíz, y dirigen el crecimiento en dirección de la gravedad. Si una raíz hace movimientos que provoquen un cambio en la orientación de los estatocitos, los aminoplastos se reubicarán haciendo que los estatocitos vuelvan al punto ideal, es decir, en dirección de la gravedad. En palabras sencillas, si la semilla hace un giro de forma que la raíz queda en contra de la dirección de la gravedad (hacia arriba), esta se curvará reorientándose hacia abajo. Así, crecerá de acuerdo con la dirección de la gravedad.

Fototropismo

Las plantas tiene la capacidad de diferenciar las distintas longitudes de onda de la luz. Debido a ello, por lo general en dirección a la luz azul. El movimiento (tropismo) que genera la planta como respuesta a la dirección de la luz es conocido como fototropismo. Los receptores sensoriales de la luz azul que permiten esta respuesta son conocidos como fototropinas. Aunque las respuestas fototrópicas no suelen producirse por una luz roja, el sistema de fototropinas parece interactuar con el fitocromo, para potenciar la respuesta general de la luz azul. Los fitocromos son los sensores de la luz roja.

El fototropismo es común en varias plantas. Este puede apreciarse en musgos, helechos, plantas con semillas e incluso algas. Este tropismo es más fácil de apreciarse en los tallos y las hojas, que suelen desarrollar complejos patrones de movimiento diurno, puesto que siguen el sol durante el día. Esto se da para mantener el ángulo de la hoja con respecto a la luz solar incidente. Así mismo, el crecimiento hacia la luz o tropismo positivo se puede apreciar en diferentes plantas vasculares. Entre estas las angiospermas, las gimnospermas y los helechos.

Los tallos de estas plantas crecen en dirección a una fuente de luz. Sin embargo, las respuestas fototrópicas también se observan en las raíces. Se ha propuesto que estas respuestas ayudan a orientar el crecimiento de las raíces con respecto a las regiones superiores del suelo en la que la luz aún puede penetrar. Sin embargo, las raíces de la planta tienden a generar un fototropismo negativo, influenciado por el gravitropismo. Es decir, estas crecen y se mueven en dirección contraria a la luz.

El heliotropismo

El heliotropismo es un tipo de fototropismo en el que algunos órganos de las plantas siguen la trayectoria de este a oeste. Los órganos de las plantas que suelen hacer este movimiento son los tallos y las flores. Algunas plantas heliotrópicas tienen también la capacidad de girar sus flores hacia el sol durante la noche. Con esto, la planta se asegura de esta orientada en dirección al sol cuando este aparezca. Dicha capacidad de movimiento puede verse en plantas como el girasol. Sin embargo, esto sólo sucede en su juventud. A medida que los girasoles maduran, pierden su capacidad heliotrópica y permanecen apuntando a una sola dirección, por lo general hacia el este.

Así mismo, el heliotropismo favorece el crecimiento de las plantas y aumenta la temperatura de las flores orientadas hacia el este. Este hecho hace que las plantas heliotrópicas sean más atractivas para los polinizadores.

Hidrotropismo

La capacidad de las raíces de las plantas para obtener agua y minerales del suelo hacen que de ello dependa su existencia. El crecimiento dirigido de las raíces en relación con un gradiente de humedad es conocido como hidrotropismo. En otras palabras, con este tropismo las raíces de las plantas crecen direccionalmente como respuesta a las concentraciones de agua. Mediante el hidrotropismo positivo, las plantas cuidan su supervivencia, protegiéndose contra las condiciones de sequía. Por el contrario, mediante el hidrotropismo negativo, las plantan se libran de la sobresaturación de agua. Este tropismo tiene gran importancia en las plantas de biomas áridos, pues deben ser capaces de responder a las pocas concentraciones de agua.

Dado a que los gradientes de humedad se perciben en las raíces de las plantas, las células del lado de la raíz más cercanos a esta experimentan un crecimiento más lento. La hormona vegetal conocida como ácido abscísico (ABA) juega un papel importante en este proceso. Esta hormona ayuda en la inducción del crecimiento diferencial en la zona de elongación de la raíz, y gracias a ello este crecimiento hace que las raíces puedan crecer en dirección del agua.

Ahora bien, antes de que las raíces de una planta presenten hidrotropismo, deben primero superar sus tendencias gravitatorias. Es decir, las raíces deben lograr ser menos sensibles a la gravedad. Diferentes estudios han demostrado que la exposición a una gradiente de agua o la falta de esta pueden inducir a las raíces a mostrar hidrotropismo por encima del gravitropismo. En este caso, el número de aminoplastos en los estatocitos de las raíces disminuye. La reducción de los aminoplastos en los estatocitos de las raíces ayuda a que estas superen la atracción de la gravedad y se muevan en respuesta a la humedad.

Tigmotropismo

Algunas plantas son más sensibles al tacto que muchos animales, entre ellos los humanos. La piel humana puede sentir un peso mínimo de 0,002 mg sobre ella. De forma contraria, una planta insectívora llamada drosera puede detectar un peso de 0,0008 mg sobre sí, mientras que un zarcillo de Sicyos puede detectar un peso de 0,00025 mg. Así, el tigmotropismo se refiere al movimiento de una planta en respuesta al estímulo del tacto o del contacto. Este fenómeno también se denomina haptotropismo.

Tigmotropismo positivo y negativo

Hay diferentes tipos de comportamiento tigmotrópico. Entre ellos el positivo y el negativo. El tigmotropismo positivo se presenta en plantas trepadoras así como en las conocidas como enredaderas. Para mejorar el proceso de fotosíntesis, algunas de estas plantas aprovechan tener estructuras especializadas para acercarse a sus estímulos y exponerse más a la luz. Dichas estructuras son conocidas como zarcillos.

Un zarcillo es un apéndice en forma de hilo que la planta usa para enroscarse alrededor de superficies o estructuras sólidas. Las células epidérmicas sensoriales de la superficie del zarcillo se estimulan cuando este entra en contacto con un objeto. Dichas células son quienes indican al zarcillo que se enrolle. Este enrollamiento es también el resultado de un crecimiento diferencial.

Mientras que los zarcillos generan un tigmotropismo positivo, las raíces de las plantas puedes mostrar, por el contrario, uno negativo. El tigmotropismo negativo se presenta cuando las raíces se extienden por el suelo, creciendo en dirección contraria al objeto que provoca el estímulo al zarcillo. El crecimiento de las raíces está altamente influenciado por la gravedad, por lo que tienen a crecer hacia abajo. Sin embargo, cuando las raíces entran en contacto con un objeto, pueden cambiar la dirección de su crecimiento. Esto se da como respuesta al estímulo, que es el contacto.

Termotropismo y quimotropismo

Otros dos tipos de tropismos interesates son el termotropismo y el quimiotropismo. El termotropismo es movimiento o crecimiento de una planta como respuesta a los cambios de temperatura. Así, se puede presentar termotropismo positivo o negativo, y se produce en función de los rangos de temperatura del entorno en el que se encuentre la planta. Por su parte, el quimiotropismo es el crecimiento o movimiento de la planta como respuesta a los componentes o sustancias químicas del entorno.

Las raíces de las plantas son órganos bastante quimotrópicos, pues pueden responder positiva o negativamente a la presencia de determinadas sustancias químicas presentes en el suelo. El quimotropismo presente en las raíces ayuda a la planta a mejorar su crecimiento y desarrollo por medio de los recursos extraídos del suelo.

Un ejemplo de quimiotropismo positivo se presenta en el momento de la polinización de la planta. Cuando un grano de polen se posa en la estructura reproductiva femenina, llamada estigma, el grano de polen germina. De esta manera se forma un tubo de polen. Así, el crecimiento del tubo polínico se dirige hacia el ovario de la planta gracias a la liberación de señales químicas que provienen de éste.

Fuentes

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Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

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