FITOMECÁNICA // Dirección de los movimientos filotáxicos y su relación con la actividad fotosintética
(Edited)
Con el ánimo de continuar socializando aportes de corte experimental, en la constante búsqueda por divulgar en la plataforma HIVE reportes de ensayos botánicos, que sirvan de insumo teórico y técnico para comprender el maravilloso mundo vegetal, en esta oportunidad se presenta contenido sobre la Dirección de los movimientos filotáxicos y su relación con la actividad fotosintética.
Introducción
En botánica los estudios vinculados a la filotaxia, generalmente se limitan a interpretar los modelos simétricos y de distribución que presentan las láminas foliares (hojas) a lo largo del tallo, por lo que, relativamente poco se investiga acerca de la relación que tienen la ordenación y dirección de los movimientos filotáxicos, con la capacidad fotosintética que muestran los especímenes vegetales bajo determinadas condiciones ecofisiológicas.
El escaso interés, que existe por indagar la influencia que tienen la ordenación y dirección de los movimientos filotáxicos sobres variables fotosintéticas, radica en la excesiva preponderancia que se ha dado a la influencia de caracteres físicos, dónde las múltiples disposiciones geométricas son interpretadas como elementales respuestas fitomecánicas endógenas, sin embargo, en los últimos años los movimientos filotáxicos ha ocupado a botánicos, fisiólogos vegetales, e ingenieros agrícolas, llegándose a inferir que estas respuestas se deben a procesos evolutivos que se desencadenaron por presión exógena.
Ahora bien, considerando que existen hipótesis evolutivas, e inferencias in situ, tendientes a explicar si la presión exógena desencadenó la modificación filotáxica de las láminas foliares a lo largo del tallo, el objetivo de este manuscrito consiste en poder comprobar si la dirección de los movimientos filotáxicos, tiene alguna relación significativa con la actividad fotosintética en determinados taxones vegetales.
Generalidades
Filotaxia
Etimológicamente la palabra Filotaxia, proviene de la combinación de los términos griegos Φύλλον (phyllon = hoja) y Τάξις (taxis = ordenación), cuyo constructo teórico biológico significa, ordenación o distribución de las hojas alrededor del tallo, aspecto vinculado a los múltiples modelos geométricos que presentan los sistemas de ramificación foliar en las especies vegetales [1].
En botánica, inequívocamente el estudio de la filotaxia suele extenderse también a la disposición que presentan el resto de las estructuras organográficas (flores, frutos, semillas, y ramas) sobre el eje principal o tallo, en la búsqueda de poder explicar la influencia de origen natural y físico, que ejercen los movimientos filotáxicos en los procesos internos que se desarrollan en las especies vegetales en cada ciclo fenológico [2].
Orientación filotáxica
De acuerdo a la ordenación o distribución de las hojas alrededor del tallo, la orientación filotáxica puede ser:
A. Alterna
El modelo filotáxico alterno, presenta arreglo simétrico mediado por la inserción de una hoja por cada nudo foliar, de forma alterna sobre el mismo plano de orientación.
Imagen 2. A la izquierda se detalla modelo filotáxico ALTERNO, a la derecha se observan las flechas que indican la orientación del movimiento filotáxico. Autor: @lupafilotaxia.
B. Opuesta
La orientación filotáxica opuesta, exhibe inserción de dos hojas en cada nudo foliar en dirección opuesta. Dentro del modelo filotáxico opuesto, existe otra variante o disposición Decusada, cuyo comportamiento geométrico presenta movimientos con inserción de dos hojas opuestas por cada nudo foliar con pares de hojas vecinas insertas en plano perpendicular, al siguiente par de hojas.
Imagen 3. A la izquierda se detalla modelo filotáxico OPUESTO, a la derecha se observan las flechas que indican la orientación del movimiento filotáxico. Autor: @lupafilotaxia.
C. Verticilada
En el arreglo filotáxico verticilado, la disposición de inserción es de más de dos hojas por nudo foliar en el mismo plano de orientación.
Imagen 4. A la izquierda se detalla modelo filotáxico VERTICILADO, a la derecha se observan las flechas que indican la orientación del movimiento filotáxico. Autor: @lupafilotaxia.
Arquitectura filotáxica y fotosíntesis
Hasta este punto del manuscrito, es de inferir que la orientación filotáxica desde lo fotosintético, es una respuesta evolutiva mediada por presión exógena (condiciones ambientales), dónde las especies vegetales han perfeccionado sus mecanismos fitomecánicos para captar de forma más eficiente la luz solar, esto porque, al exponer las láminas foliares a diferentes planos de inserción, y al formar múltiples modelos geométricos, pueden contrarrestar la autocompetencia por luz entre las láminas foliares vecinas en un mismo eje, y de esta manera optimizar la capacidad fotosintética en determinadas condiciones ecofisiológicas [3].
Estas consideraciones evolutivas, han permitido deducir que la ordenación y dirección de los movimientos filotáxicos, están influenciados por la incidencia lumínica, por tanto, la orientación de las láminas foliares sobre el tallo, tienen por función percibir la mayor cantidad de longitud de ondas lumínicas, y con ello el incremento del rendimiento fotosintético.
Estudio filotáxico de campo
Especies y área de estudio
Con el objeto de esquematizar los tres (03) principales movimientos filotáxicos que exhiben las especies vegetales y vincular su relación con la actividad fotosintética, socializaré con todos ustedes un estudio sobre la influencia que tienen los modelos simétricos y de distribución filotáxica, respecto a la capacidad fotosintética de las especies; Sida acuta (filotaxia Alterna), Ruellia tuberosa (filotaxia Opuesta) y Nerium oleander (filotaxia Verticilada), el área de estudio corresponde los espacios ornamentales del programa de Ingeniería de Alimentos de la UNESUR, institución universitaria ubicada en Santa Bárbara de Zulia – Venezuela.
Imagen 5. De izquierda a derecha, en orden descendente especies sujetas a estudio Sida acuta (filotaxia Alterna), Ruellia tuberosa (filotaxia Opuesta) y Nerium oleander (filotaxia Verticilada). Autor: @lupafilotaxia.
Abordaje metodológico
Para determinar la influencia de los movimientos filotáxicos sobre la actividad fotosintética en las especies; Sida acuta (filotaxia Alterna), Ruellia tuberosa (filotaxia Opuesta) y Nerium oleander (filotaxia Verticilada), se procedió a registrar el área foliar y la capacidad fotosintética que presentan estas especies en las mismas condiciones ambientales.
Resultados filotáxicos
Área foliar
De acuerdo a los resultados obtenidos en campo, los valores más altos de área foliar corresponden a la especie Ruellia tuberosa (filotaxia Opuesta) con un promedio de 12,37 cm2, seguido de Sida acuta (filotaxia Alterna) 9,62 cm2 y Nerium oleander (filotaxia Verticilada) con 5,94 cm2, comportamiento que probablemente esté asociado a la expansión foliar que realizan las hojas que exhiben disposición opuesta y orientación perpendicular a lo largo del tallo, dónde la inserción de cada lámina foliar forma un ángulo de 90° sobre el eje, elemento que admite disponer de mayor área foliar y simultáneamente mayor captación lumínica, en contraposición a las orientaciones inclinadas que presentan los movimientos filotáxicos alternos y verticilados.
Capacidad fotosintética
Los resultados obtenidos para la variable capacidad fotosintética, fueron completamente divergentes a los encontrados para el área foliar, al registrar Nerium oleander (filotaxia Verticilada) la mejor respuesta con 1,56 g/m2/día y Ruellia tuberosa (filotaxia Opuesta) 1,18 g/m2/día, respuestas que pueden relacionarse a un mecanismo de adaptabilidad que manifiestan las especies con filotaxia verticilada mediante adecuaciones evolutivas, pues es de comprender que las láminas foliares con filotaxia opuesta como la R. tuberosa, con mayor área foliar y orientación perpendicular a lo largo del tallo en ángulos cercanos a los 90°, aspecto que por un lado crea sombra sobre las láminas inferiores, y al mismo tiempo causa estrés debido a la alta incidencia solar sobre las láminas foliares superiores, obligando el cierre estomático y con ello disminución de la capacidad fotosintética, comportamiento que probablemente no ocurre con la misma intensidad en los movimientos filotáxicos alternos y verticilados al presentar mayor inclinación foliar sobre el tallo, respuesta biológica que se traduce en menos sombra sobre las láminas inferiores, descenso de los niveles estrés por incidencia lumínica y por ende intervalos más prolongados de apertura estomática, y valores más altos de capacidad fotosintética.
APORTES DE ESTA PUBLICACIÓN
- Partiendo que los especímenes vegetales, son organismos aparentemente inmóviles que han desarrollado a lo largo de su proceso evolutivo múltiples estrategias fitomecánicas, en la búsqueda por optimizar el uso de los recursos hídricos y lumínicos que le proporciona la naturaleza, en este sentido, el presente manuscrito precisó socializar los mecanismos biológicos de carácter evolutivo vinculados a la dirección de los movimientos filotáxicos y su relación con la actividad fotosintética, esto con la finalidad de compartir las respuestas fotosintéticas de tres especies vegetales (Ruellia tuberosa, Sida acuta y Nerium oleander), y los modelos filotáxicos que han adoptado para mejorar su capacidad fotosintética.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS Y CITADAS:
[1] Seckt H. La Filotaxis de las plantas y sus leyes. Revista de la Universidad Nacional de Córdoba. 1922; 9; 1: 25 – 87. Artículo: Acceso Online
[2] Ferrando I., y Segura C. La sucesión de Fibonacci como herramienta para modelizar la naturaleza. Modelling in Science Education and Learning. 2020; 3; 5: 45 - 54. Artículo: Acceso Online
[3] Álvarez E. La doctrina de la simetría en A. P. de Candolle y los problemas fundamentales de la clasificación. Anales del Jardín Botánico de Madrid. 5 - 94. Artículo: Acceso Online
[4] Fernández P. Estado del arte en modelación funcional-estructural de plantas. Bosque. 2005; 26; 2: 71-79. Artículo: Acceso Online
[5] Almanza P., González S., y Balaguera H. La posición de la hoja y su efecto sobre la calidad y producción de frutos de vid (Vitis vinifera L.) var. Riesling x Silvaner. Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas. 2012; 6; 1: 9 – 18. Artículo: Acceso Online
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La claridad con que realizas la presentación del tema y un contenido tan formal, instala a decorar cada palabra.
Saludos al equipo de @nucleo-fse, gracias por el comentario positivo.
Su post ha sido valorado por @ramonycajal
Saludos @ramonycajal.
Les reitero al equipo de Cervantes Ciencias, mi agradecimiento por el respaldo que realizan al blog.
Congratulations, your post has been upvoted by @dsc-r2cornell, which is the curating account for @R2cornell's Discord Community.
Thank you for your positive feedback on the content.
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Encontré esta lectura bastante interesante, según lo que entiendo la capacidad fotosintética es la capacidad de absorber dióxido de carbono y producir oxígeno, y su relación con el área y orientación de las hojas tendría sentido lógico. ¿Podría decirse que la filotaxia opuesta es la menos efectiva de las tres en términos de capacidad fotosintética? Es un gran aporte, gracias por compartir, saludos @lupafilotaxia.
Saludos amigo @acont, primeramente gracias por visitar el blog.
En efecto, el análisis que haces es el adecuado, ahora bien, te comento que la respuesta obtenida y socializada en esta publicación se obtuvo en las condiciones edafo-climáticas de la zona Sur del Lago de Maracaibo, pero en efecto en la orientación de filotaxia opuesta se tiende a disminuir la fotosíntesis. Este ensayo, es un punto de partida, pues queremos determinar si ocurre lo mismo con la filotaxia opuesta de orden decusado (en forma de cruz) en las mismas condiciones, el tema que no hemos encontrado un especie con este modelo de filotaxia en en los espacios dónde se desarrolló este ensayo.
Excelente, lo pensé por los valores obtenidos en cuanto a área y capacidad. Gracias por la respuesta. Saludos.
Saludos estimado @lupafilotaxia, me parece muy interesante el análisis que realizas sobre los resultados obtenidos, para nosotros como ingenieros agropecuarios conocer cómo influye la disposición de las hojas en el proceso fotosintético es muy valioso, enfocándome en los pastizales tropicales observo que son plantas muy eficientes en el proceso fotosintético y aunado a ello ahora certifico que la disposición alterna de sus hojas les permite captar la radiación solar de una forma equilibrada y eficiente. Gracias por compartir información que técnicamente nos permite conocer mucho más nuestros cultivos. 👍
Saludos estimado profesor @amesty.
Te comento, que el ensayo se montó por la inquietud generada al observar que las láminas de Berbería como se le conoce a la Nerium oleander en la zona Sur del Lago, son de mayor grosor, aspecto que llevó a comparar varias especies con filotaxia verticilada y encontrar el mismo patrón, lo que nos lleva a deducir que estas especies presentan mayores valores de fotoasimilados por área foliar, de allí la idea de comprobar esto en campo y contrastarlo con especies de filotaxia alterna y opuesta, razón por la cuál las inferencias realizadas partieron de estas observaciones.
Respecto al enfoque agrícola que haces, es viable que los pastizales dispongan de filotaxia alterna para poder captar ondas lumínicas más eficiente, que les permita competir con las especies arvenses.
Nuevamente saludos cordiales y gracias por haber visitado el blog, nos seguimos leyendo.
En cada nueva publicación aprendemos más sobre tu área profe @lupafilotaxia. Gracias por tu aporte
Saludos amigo @carloserp-2000, gracias por dejar tu comentario.
Es gratificante leer que el contenido deja algún aprendizaje, sobre el comportamiento de nuestra madre natura y sus formas de auto-equilibrarse. Por otro lado, saber que a pesar de la poca regularidad que existe en la plataforma en cuanto a mayor diversidad de publicaciones semanales, y que este tipo de contenido exclusivamente botánico tenga aceptación, sin duda es un punto de aliento para continuar socializando información del maravilloso mundo vegetal.
Estamos en un punto de quiebre, quizás a partir de ahora las personas se motiven a publicar mas seguido, por supuesto todo depende también del precio de la moneda, pero estoy muy feliz y agradecido por autores constantes como usted @lupafilotaxia, son pocos los que semana tras semana aportan contenido a la etiqueta y espero que puedas seguir contribuyendo. Yo estoy a deber, tengo practicamente 4 meses que no publico contenido científico, espero hacerlo pronto! Saludos!!!
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Looking forward to it @lupafilotaxia 👍🙂
cheers, liz
Excelente aporte amigo @lupafilotaxia. Es un gusto aprender con tus post, para los que estamos en otras áreas creo que poco nos detenemos a observar que la disposición y orientación de las hojas en las plantas han sido adaptaciones mecánicas para aprovechar con más eficiencia la radiación solar. Te felicito, con tu exposición han quedado muy claros los principales movimientos filotáxicos que exhiben las plantas. Saludos!
Saludos estimado amigo @emiliomoron, es sumamente gratificante saber que el contenido es leído por los usuarios de la comunidad independientemente al área de formación, lo digo porque, generalmente las personas no les motiva leer información sobre botánica. Gracias por tu comentario positivo.