Un nuevo paso en la comprensión del proceso de adaptación a la sequía en varias especies del género Quercus

El proceso evolutivo implica en ocasiones sutiles cambios en la forma y función de los organismos que con el paso de generaciones da lugar a una gran diversificación en el árbol de la vida. Las especies forestales, con sus largos ciclos vitales, son organismos singulares que presentan un alto grado de diversificación dentro de algunos grupos. Este es el caso de las especies del género Quercus, uno de los más exitosos actualmente dentro de la familia de las Fagaceae por el alto número de especies, más de 600, y la gran diversidad de nichos ecológicos que ocupan. Dentro del mismo género encontramos árboles de hoja perenne, caduca o marcescentes, arbustos y árboles, habitan desde los trópicos a climas fríos de montaña y desde ambientes mediterráneos semidesérticos a selvas con abundante lluvia. En este contexto uno de los desafíos de la biología evolutiva es determinar qué características morfológicas y funcionales han permitido configuran la actual biodiversidad y riqueza de especies. Investigadores del Centro de Investigación Forestal (INIA-CIFOR), la Universidad Politécnica de Madrid y del Morton Arboretum de Chicago, han liderado un estudio publicado en la prestigiosa revista New Phytologist que aborda el estudio de la integración fenotípica a través de gradientes ambientales para un amplio conjunto de especies del género Quercus. El objeto del estudio se centró en el análisis de rasgos morfo-funcionales en diferentes especies (figura 1), y cuyo ensamblaje se traduce en distintas soluciones fenotípicas en respuesta a la sequía.

Figura 1 Detalles de algunas de las especies muestreadas y biotopos en los que habitan. De izquierda a derecha: Bosque abierto de Q. pyrenaica (Valladolid), Q. canariensis de gran porte en el Parque de los Alcornocales (Cádiz), bosque mixto de Q. petraea (Asturias), Q. fruticosa en el sotobosque de pinares de P. pinaster (Portugal), Dehesa de Q. ilex (Toledo), detalle de las bellotas y hojas de Q. suber (Huelva).

Se observaron dos ejes de variación fenotípica dependiendo de la disponibilidad de agua en verano y el rango de temperaturas diario de las especies. Aquellas que habitan sitios húmedos y con recursos más abundantes desarrollan características para una captación más rápida de los mismos para aumentar así sus capacidades competitivas, hojas más grandes, con mayor eficiencia fotosintética y mayor biomasa radical, pero con un xilema más vulnerable al fallo hidráulico en condiciones de sequía. Por el contrario, las especies de climas más secos tienen hojas esclerófilas de menor tamaño y un xilema más resistente. También se encontró un desfase fenológico de tal manera que las especies de sitios más húmedos crecen más vigorosamente a principios de verano, y las especies de sitios más secos alargan su periodo de crecimiento hasta el comienzo del verano. El rango diario de temperaturas afectó sobre todo a la fotoquímica y la hidráulica foliares. Las especies que habitan preferentemente en lugares con mayor rango diario de temperaturas presentan tanto un aparato fotosintético, como un sistema hidráulico, más eficientes que aquellas de climas más atemperados. El trabajo pone de manifiesto que el ensamblaje de rasgos funcionales en Quercus ha seguido básicamente dos estrategias funcionales relativamente independientes, y con un alto grado de diversificación morfo-funcional dentro de cada una de ellas debido a la compleja interrelación entre caracteres dependiente del contexto ambiental (figura 1).

Figura 2 La interrelación entre rasgos morfo-funcionales varía con las condiciones ambientales, al igual que su importancia a la hora de determinar el éxito biológico de las diferentes especies. Esta variabilidad es la fuente de las numerosas soluciones evolutivas presentes en el género Quercus, y que permite cubrir un gran número de hábitats.

Esta complejidad y diversidad explicaría el alto número de nichos ecológicos en los que aparecen las especies de Quercus y el alto grado de especiación dentro del género. En el caso de la Península Ibérica las especies de Quercus, desde las vetustas encinas (Q. ilex) a los imponentes carballos (Q. robur), representan uno de los elementos más singulares de nuestra flora forestal. Elementos amenazados en mayor o menor medida por el cambio climático, y que hace necesario conocer mejor su capacidad de respuesta en términos adaptativos. Y con ello poder establecer medidas de gestión y conservación acordes a la capacidad de respuesta frente a un ambiente inmerso en un profundo cambio a nivel global.

El trabajo ha merecido un comentario en el propio número de la revista (Cavender-Bares et al. 2020).

Artículo completo: Ramírez-Valiente, JA, R López, AL Hipp, I Aranda (2020) Correlated evolution of morphology, gas exchange, growth rates and hydraulics as a response to precipitation and temperature regimes in oaks (Quercus). New Phytologist 227: 794–809

Comentario: Cavender-Bares, J, C Fontes, J Pinto-Ledezma (2020) Open questions in understanding the adaptive significance of plant functional trait variation within a single lineage. New Phytologist 227:659–663

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