Investigación revela un rasgo reproductivo único de las praderas marinas

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prado de Posidonia

Es la primera en registrar una semilla alada entre las angiospermas marinas

Los pastos marinos o praderas marinas se conocen desde hace mucho tiempo como algunos de los organismos más notables de la Tierra: descendientes de plantas terrestres en flor que han recolonizado el océano mediante el desarrollo de rasgos que les permiten crecer, polinizar y liberar frutas sembradas mientras están completamente sumergidas en agua salada.

Ahora, en una investigación de un grupo australiano-estadounidense, el equipo revela que un género de pastos marinos, especies australianas del género Posidonia, han desarrollado otra notable adaptación para la supervivencia en el océano: una semilla alada cuya forma aprovecha la fuerza de las corrientes submarinas para mantenerla en el fondo marino para enraizar.

Los resultados del estudio ofrecen valiosa información sobre los esfuerzos para restaurar las poblaciones de pastos marinos en Australia, la Bahía de Chesapeake y otros lugares. Las praderas de pastos marinos, que proporcionan un importante vivero y hábitat de alimentación para otras especies marinas y juegan un papel clave en el mantenimiento de la calidad del agua, están amenazadas en todo el mundo por el calentamiento y la fertilización excesiva de las aguas costeras.

Publicado en un reciente número de Scientific Reports, el estudio de pastos marinos es el primero en registrar una semilla alada entre las angiospermas marinas y determinar experimentalmente su beneficio adaptativo. También muestra que las semillas de las especies de posidonia en áreas con corrientes más fuertes tienen alas más grandes, evidencia adicional de la utilidad del rasgo.

"Comprender la biología básica de las semillas y su establecimiento nos permite optimizar nuestras prácticas de restauración basadas en semillas", dice el Dr. Gary Kendrick, de la universidad de Australia occidental. "El equipo utilizó su profunda comprensión del mundo de las experiencias de semillas, y ha obtenido un resultado verdaderamente interdisciplinario que combina las habilidades de los biólogos y restauradores de pastos marinos, anatomistas de plantas y modeladores hidrodinámicos".

Una fortuita historia de semillas

Las semillas aladas son comúnmente utilizadas por las plantas terrestres para la dispersión por el viento, con las semillas de arce y fresnos en forma de helicóptero como un ejemplo familiar. Entonces, cuando se observó por primera vez la estructura en forma de ala en las semillas de posidonia durante el trabajo de campo australiano a mediados de la década de 1990, el pensamiento inicial fue que tenían una función similar.

semillas de Posidonia

"Mi hipótesis preliminar era que el ala serviría para alejar la semilla de la planta madre cuando se liberara de la fruta", dice el Dr. Robert "JJ" Orth, coautor del artículo que es miembro del William & Mary's Virginia Institute of Marine Science. La posidonia produce grandes y flotantes frutos que se desprenden de la planta adulta y pueden flotar a kilómetros de distancia, liberando semillas a medida que maduran.

Pero años de minuciosa investigación mostraron lo contrario. "Cuando se liberan de la fruta", dice Orth, "las semillas caen muy rápido".

Con base en ese hallazgo, Orth y sus colegas desarrollaron una segunda hipótesis de trabajo, que el propósito del ala era llevar la semilla al fondo rápidamente, antes de que los depredadores pudieran comerla. Pero la investigación de campo nuevamente demostró que estaban equivocados. "Resulta que no a muchas criaturas les gusta comer estas semillas, excepto a los cangrejos y otros pequeños crustáceos", dice Orth.

A la tercera va la vencida

El camino de los investigadores para descubrir la verdadera función del ala comenzó cuando el Dr. Marion Cambridge del Instituto de Océanos de la UWA sugirió una tercera hipótesis: que el ala mantiene la semilla en la superficie del sedimento hasta que pueda crecer anclando las raíces.

Para probar esta hipótesis el equipo midió cuidadosamente el área de la superficie de las semillas mediante microscopía electrónica de barrido y tomografía de rayos X, y midió el flujo de corrientes alrededor de las semillas colocadas en un canal y usó estos datos para construir un modelo informático de las fuerzas hidrodinámicas.

"Cuando trajimos a Andrew Pomeroy, un experto en hidrodinámica del Instituto Australiano de Ciencias del Mar, se emocionó bastante con lo que vio", dice Orth. "Lanzó el esfuerzo de modelado que se destaca en el documento. Junto con nuestros datos de microscopía y canales, respalda claramente la idea de que el ala ayuda a la semilla a mantener su posición en el fondo, muy similar a cómo los peces planos pueden permanecer en el fondo durante fuertes corrientes".

En resumen, en lugar de ayudar a levantar y dispersar las semillas como con los arces, la investigación del equipo muestra que la evolución ha diseñado el ala de Posidonia para empujar la semilla contra el fondo marino, como la carga aerodinámica generada por el ala en la parte trasera de un coche de carreras.

Corrientes más fuertes, alas más grandes

El apoyo adicional a la hipótesis del equipo proviene de su comparación del ancho del ala en las semillas de las tres especies de Posidonia de Australia, que habitan en un gradiente de hábitats costeros desde costas abiertas exploradas actualmente hasta bahías más protegidas.

"Lo mejor del proyecto", dice Orth, "es que el ancho del ala difiere en las tres especies que dominan la costa oeste de Australia, y se correlaciona con el entorno de cada especie. La Posidonia coriacea, que vive en las zonas más barridas por las olas, tiene el ala más ancha, mientras que las otras dos especies —australis y sinuosa— viven en condiciones más tranquilas y tienen alas más pequeñas". Esta correlación se extiende hasta las tranquilas aguas del Mediterráneo, donde una población relicta del mismo género (P. oceanica) tiene semillas con casi ningún ala.

Los hallazgos tienen importantes implicaciones para la restauración de pastos marinos. "Nuestro trabajo de modelado y experimentos informarán mejor a los administradores de recursos australianos sobre dónde colocar las semillas de estas diferentes especies", dice Orth. "Con suerte, armados con esta información, podemos aumentar la baja tasa de éxito que observamos de uno de nuestros recientes trabajos de restauración a gran escala en Cockburn Sound".

Los hallazgos también han despertado aún más el interés de Orth en los rasgos exhibidos por las semillas de hierba de anguila (Zostera marina) que han estado en el corazón de los esfuerzos de restauración de su equipo en las bahías costeras de Virginia. En 1999 Orth y sus colegas comenzaron a sembrar las aguas poco profundas de las bahías con semillas de hierba de anguila. Estériles en ese momento, hoy poseen más de 7.000 acres de exuberante pradera de hierba de anguila, lo que las convierte en el mayor ejemplo de restauración de pastos marinos en el mundo. De hecho, ahora poseen el 75% de la superficie restaurada de pastos marinos del mundo.

"Hemos realizado muchos experimentos con nuestras semillas de hierba de anguila", dice Orth, "pero aún sabemos relativamente poco sobre la función de las costillas en estas semillas y si su forma de barril podría desempeñar algún papel para evitar que rueden por el fondo. Nuestro trabajo con posidonia ha agregado una nueva intriga a este trabajo".

Artículo científico: A novel adaptation facilitates seed establishment under marine turbulent flows

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