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LA FUNCIÓN DE RELACIÓN EN LAS PLANTAS Las plantas carecen de un sistema endocrino organizado, pero contienen una serie de sustancias químicas, denominadas HORMONAS VEGETALES o fitohormonas, que actúan como reguladores en distintas fases del desarrollo vegetal. Aunque no presentan un sistema nervioso, pueden responder a determinados estímulos externos muy variados (luz, gravedad, temperatura, etc.) y provocar respuestas diversas. Las plantas distinguen la dirección en la que reciben la luz, detectan si es de día o de noche, e incluso la duración de estos períodos, y reconocen la llegada de las estaciones llenándose de flores y de hojas o despojándose de ellas. Poseen diversos mecanismos de movimiento que les permiten, sobre todo, la exploración del ambiente y la orientación de sus órganos en el espacio. Dos tipos de respuestas: TROPISMOS Y NASTIAS. LAS HORMONAS VEGETALES O FITOHORMONAS LAS FITOHORMONAS SON sustancias orgánicas, activas a bajas concentraciones, producidas en determinados tejidos y transportadas a otros, donde ejercen su acción. Pueden ser estimuladoras o inhibidoras. Cada una de ellas es capaz de provocar en la planta múltiples efectos diferentes. La regulación del crecimiento y desarrollo de la planta depende de la concentración de la fitohormona. Así, por ejemplo, una determinada concentración puede estimular el alargamiento celular, mientras que una concentración mayor de la misma puede inhibir ese alargamiento. Los efectos de las diferentes fitohormonas con frecuencia se solapan, por lo que sus funciones dependen, en ocasiones, de la presencia o ausencia de las otras hormonas. GRUPOS DE SUSTANCIAS QUÍMICAS auxinas, citoquininas giberelinas ácido abscísico etileno. AUXINAS Grupo de hormonas que intervienen en el PROCESO DE CRECIMIENTO de las plantas. La más común es el ácido indolacético. Se producen en mayor cantidad en regiones de la planta en crecimiento, como los ápices del tallo y su distribución se realiza a través del floema. EFECTOS FISIOLÓGICOS: Estimulación del crecimiento en longitud del vegetal. Inhibición del crecimiento de yemas axilares. Fototropismo y geotropismo de tallos y raíces. Estimulación del desarrollo de raíces en esquejes de tallo. Estimulación del desarrollo de frutos. Relación vegetal, 1 • Retardación de la abscisión de hojas y frutos. CITOQUININAS Son fitohormonas que afectan fundamentalmente a la división celular. Generalmente se hallan en concentraciones inferiores a las restantes fitohormonas. La mayor parte de ellas son compuestos derivados de la adenina. Se producen en tejidos en división como meristemos apicales, cambium y semillas. Se distribuyen por toda la planta a través del xilema. EFECTOS FISIOLÓGICOS Estimulación del crecimiento de la planta al activar la división y diferenciación celular. Retraso del envejecimiento y muerte de órganos, procesos que se aceleran en las partes de la planta que se seccionan, como las flores. Retardación de la caída de las hojas. Activación del crecimiento de yemas axilares (laterales), por tanto, de la formación de brotes. Estimulación de la pérdida de agua por transpiración. Inhibición del crecimiento de ramificaciones en las raíces. GIBERELINAS Es un grupo numeroso de hormonas vegetales, que difieren en el número de enlaces y en la localización de los distintos grupos químicos. Estas fitohormonas se encuentran en cantidades importantes en órganos jóvenes, especialmente en zonas de crecimiento, como meristemos del tallo, y se distribuyen en la planta a través de los vasos conductores. EFECTOS FISIOLÓGICOS Inducción del crecimiento del tallo provocado por el alargamiento de entrenudos. Eliminación de la dormición de yemas y semillas. Estimulación de la formación y crecimiento de flores y frutos. Retraso de la maduración de algunos frutos como los cítricos. ÁCIDO ABSCÍSICO El ácido abscísico (ABA) se sintetiza en frutos, semillas, raíces, hojas y tallos y se transporta rápidamente a través del tejido vascular de la planta. Esta fitohormona también se denomina hormona del estrés. Los niveles de ABA aumentan de forma importante en las hojas expuestas a condiciones de sequía (estrés hídrico), lo que provoca el cierre de los estomas para evitar la evapotranspiración o pérdida de agua por los mismos. EFECTOS FISIOLÓGICOS Inhibición del crecimiento de muchas partes de la planta, induciendo la entrada en estado de vida latente. Inhibición de la germinación de semillas, estimulación de la dormición de yemas y semillas, preparándolas así para pasar el invierno. Estimulación de la abscisión de hojas y frutos, provocando su caída. • Estimulación del cierre de estomas en situaciones de sequía . ETILENO El etileno es un hidrocarburo que hace las veces de fitohormona. Se presenta en Relación vegetal, 2 estado gaseoso, es incolora y su olor es semejante al éter. Se produce en varias zonas de la planta como nudos del tallo, frutos maduros y tejidos que se marchitan como hojas y flores. EFECTOS FISIOLÓGICOS Inhibición del crecimiento del vegetal, por lo que es la hormona de la senectud. Inhibición del transporte de auxinas en el interior de la planta. Eliminación de la dormición de yemas, especialmente en tubérculos y bulbos. Inducción a la destrucción de la clorofila. Aceleración de la senescencia y abscisión de hojas y frutos. Marchitamiento de las flores, Inducción a la maduración de frutos. + Cambio de color del fruto, por síntesis de nuevos pigmentos y degradación de la clorofila. + Transformación del almidón y otros ácidos en azúcares, responsables del sabor dulce de los frutos maduros. + Degradación parcial de la pared celular para hacer más blandos los tejidos. En ocasiones, se provoca la maduración anticipada de algunos frutos (cítricos, tomates, melones, etc.) mediante aplicaciones extras de etileno. APLICACIONES AGRÍCOLAS DE LAS FITOHORMONAS Las aplicaciones de las hormonas vegetales en la agricultura son múltiples y variadas, Entre las aplicaciones prácticas más frecuentes se pueden citar: Herbicidas. Una de las aplicaciones más extendida de los reguladores de crecimiento sintéticos, sobre todo los de naturaleza auxínica, es el control químico de las malas hierbas». Su masiva utilización y su acumulación progre siva en las cadenas tróficas puede suponer un grave peligro para el medio ambiente. Eliminación de la dormición de yemas y semillas . Se usan principalmente giberelinas como por ejemplo, para acelerar la etapa de malteado de la cebada en la producción industrial de cerveza. Control del desarrollo de yemas. Se usan compuestos con actividad auxínica, para prevenir que broten las yemas de algunos vegetales almacenados, como patatas, cebollas, remolachas, etc. Enraizamiento de esquejes. Se emplean compuestos de naturaleza auxínica y etileno para promover el crecimiento de raíces. Retardantes del crecimiento. Se utilizan para reducir el tamaño de la caña en cereales, para prevenir la posible caída de la planta por la lluvia o el viento y también en plantas ornamentales. Aclareo químico. Se aplican auxinas para eliminar flores y frutos en algunos frutales, como el manzano, el peral o el melocotonero. Control de la floración. Se utilizan compuestos con actividad auxínica para inducir la floración sincronizada en frutales, logrando la fructificación uniforme que facilite una recolección mecanizada. Se usan giberelinas para retrasar la floración en algunas especies frutales y prevenir daños causados por las heladas. Desarrollo de frutos partenocárpicos. Se usan compuestos con actividad auxínica y giberelinas para producir frutos sin semillas (uvas y mandarinas). Alteración del tamaño, forma y color de los frutos . Se utilizan sobre todo giberelinas, para conseguir frutos de mayor tamaño, (ej. uva de mesa). Control de la madurez de frutos . Se emplea etileno para promover y acelerar la maduración de frutos almacenados y de especies cultivadas en invernadero Relación vegetal, 3 Retraso de la senescencia. Para lograr este efecto se aplican citoquininas en plantas hortícolas cultivadas por sus hojas (col, lechuga, etc.) y en floristería en las flores cortadas. Desfoliantes. Se aplican en el algodón para facilitar la recolección mecanizada. Con este fin, compuestos del tipo auxínico fueron utilizados por Estados Unidos durante la guerra de Vietnam. TROPISMOS Y NASTIAS Son respuestas de las plantas a diferentes estímulos que están relacio nadas con los procesos de nutrición y crecimiento. Los estímulos son variaciones, del medio externo o interno. capaces de desencadenar una respuesta en un organismo. Pueden ser de varios tipos: Gravitatorios. El estímulo es la fuerza de la gravedad. Luminosos. El estímulo es producido por la luz o las variaciones en Térmicos. Mecánicos. Hídricos. la intensidad lumínica. El estímulo son las variaciones de temperatura, El estímulo son los roces, los golpes, la presión, etc. El estímulo son las variaciones en la cantidad de agua del suelo o en la humedad atmosférica. TROPISMOS Los tropismos son movimientos de crecimiento permanentes que ciertos órganos vegetales experimentan. como respuesta a un estímulo del medio externo. Dependen de la dirección del estímulo y se basan en un reparto desigual de las hormonas vegetales del crecimiento (auxinas). Según el sentido del movimiento pueden ser: positivos, si la planta crece hacia el estímulo, negativos, si la planta se aleja del estímulo . Según sea la naturaleza del estímulo que provoca el movimiento: Geotropismos o gravitropismos . Son movimientos determinados POR LA FUERZA DE LA GRAVEDAD. Los órganos que crecen en la dirección al centro de la Tierra presentan geotropismo positivo, como las raíces. Tienen geotropismo negativo, los que crecen en dirección opuesta a la acción de la fuerza de la gravedad, como es el caso de los tallos. Fototropismos . Son movimientos direccionales de ciertos órganos vegetales PROVOCADOS POR LA LUZ. Los tallos de la mayoría de las plantas presentan fototropismo positivo, pues crecen curvándose hacia la luz, mientras que las raíces poseen fototropismo negativo, ya que se curvan en sentido contrario a la luz. Quimiotropismos . Estos movimientos se producen en respuesta a CIERTAS SUSTANCIAS QUÍMICAS. El alargamiento de los tubos polínicos, por ejemplo, está controlado por compuestos químicos sintetizados por el pistilo- Un tipo particular de quimiotropismo lo constituyen los hidrotropismos, que son respuestas a LA PRESENCIA DE AGUA. Las raíces presentan hidrotropismo positivo, pues crecen hacia los lugares en Relación vegetal, 4 los que la humedad es mayor. Tigmotropismos . Son respuestas, a menudo muy rápidas, que presentan algunas plantas ante ESTÍMULOS MECÁNICOS, como el contacto con un objeto sólido. Un ejemplo lo constituye el creci miento en espiral que presentan los zarcillos cuando tocan un soporte. NASTIAS Las nastias son movimientos no permanentes que se producen en determinadas zonas de los vegetales y que no dependen de la dirección del estímulo que los provoca. El estímulo que produce la nastia puede ser un factor externo difuso que sufre variación de intensidad, como la luz, la temperatura, etc. ATENDIENDO AL ESTÍMULO QUE LAS PROVOCA, SE DISTINGUEN: Fotonastias. Son debidas a VARIACIONES EN LA INTENSIDAD DE LA LUZ, En la alternancia del día y de la noche se basa la apertura y cierre de muchas flores, como es el caso del dondiego de noche. Termonastias. Son respuestas a VARIACIONES DE TEMPERATURA. Constituye un ejemplo, la apertura y cierre de la flor de los tulipanes . Quimionastias. Se producen por EXCITACIONES QUÍMICAS Y DE CONTACTO. Ejemplo, algunas especies de plantas carnívoras Sismonastias. Son causadas por diferentes ESTÍMULOS MECÁNICOS. Un ejemplo es la mimosa (Mimosa pudica), que cierra los foliolos de sus hojas al menor contacto, EL FOTOPERÍDDO Se denomina fotoperíodo a la duración del período luminoso diario, que es variable en el tiempo (a lo largo del año) y en el espacio (según la latitud). La respuesta fisiológica de las plantas al fotoperíodo se denomina fotoperiodicidad. Regula diversas respuestas fisiológicas como la floración, la formación de tubérculos y bulbos, la formación de pigmentos en hojas, flores y frutos, etc. Según sea el fotoperíodo óptimo que provoque la floración, las plantas se pueden clasificar en plantas de día corto, plantas de día largo y plantas de día neutro. Plantas de día corto. Florecen cuando la duración del día está por debajo de un determinado valor, denominado duración crítica del día. Es decir, florecen al ser expuestas a un día de corta duración. Las plantas originarias de regiones tropicales o subtropicales son de día corto y florecen en otoño e invierno. Son de este tipo el crisantemo, la fresa o la dalia. Plantas de día largo. Florecen cuando la duración del día sobrepasa la duración crítica del día. Las plantas originarias de zonas templadas son de día largo y florecen en primavera y verano, como la lechuga, el lirio, el trigo o el trébol. Plantas de día neutro. Son aquellas cuya floración no depende de una regulación fotoperiódica. El compuesto químico receptor del estímulo luminoso que participa en la fotoperiodicidad se denomina fitocromo. Relación vegetal, 5 3 . PRINCIPALES ADAPTACIONES DE LAS PLANTAS AL MEDIO Las principales adaptaciones que presentan las plantas son producidas por la falta de nutrientes (como por ejemplo las plantas carnívoras), de luz o de agua en el medio en el que viven. ADAPTACIONES A LA FALTA DE LUZ En las selvas tropicales, la exuberancia de la vegetación impide que la luz llegue al suelo. Para asegurarse la supervivencia, algunas plantas desarrollan estrategias para buscar la luz; por ejemplo, vivir sobre los árboles, como las plantas epífitas, o utilizar soportes para elevarse como las plantas trepadoras. Plantas epífitas Se trata de plantas que viven sobre ramas y troncos de árboles, muros, etc., que les sirven de soporte. Son ejemplos las orquídeas o las bromelias. Aprovechan el agua de lluvia o el vapor de agua de la atmósfera. Plantas trepadoras Las lianas y las enredaderas no pueden sostenerse por sí mismas y trepan por soportes (alambres, otras plantas, cte.) en busca de luz. Estas plantas presentan tallos volubles que giran en torno al soporte, como es el caso de la madreselva o zarcillos, que son hojas modificadas capaces de rodear a los soportes para fijar la planta a ellos, como el género Passiflora. ADAPTACIONES A LA FALTA DE AGUA En áreas donde las temperaturas son extremas, las precipitaciones escasas y la insolación elevada. crecen plantas xerófilas, que son capaces de soportar las sequías. Entre las plantas xerófilas se encuentran las plantas crasas o suculentas, que se caracterizan por almacenar agua en sus tallos hojas o raíces, como los cactus, aloes, ágaves, etc. Estas plantas pre sentan las siguientes adaptaciones: Absorben el agua cuando llueve, almacenándola en el parénquima acuífero. Tienen escaso desarrollo de hojas o no existen; la fotosíntesis se realiza en el tallo. En las cactáceas y en las euforbiáceas, las hojas se transforman en espinas, reducen así la transpiración y se protegen de los animales herbívoros. Solo abren los estomas durante la nocheLa floración es breve. Sus raíces son poco profundas, pero muy extensas. Algunos árboles, como la encina, presentan hojas esclerófilas como adaptación a períodos secos. Se trata de hojas perennes, pequeñas, coriáceas, recubiertas de una gruesa cutícula y con pelos en el envés, adaptadas a un clima caracterizado por precipitaciones en invierno y aridez estival. Relación vegetal, 6 4. IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS EN LOS ECOSISTEMAS Las plantas son imprescindibles para mantener la vida en la Tierra. Su importancia radica en su capacidad de realizar la fotosíntesis, que es uno de los procesos más importantes que ocurren en la biosfera por varias razones: Gracias a ella es posible la transformación de materia inorgánica en materia orgánica, que va pasando de unos organismos a otros mediante las cadenas tróficas. Se transforma la energía luminosa, procedente del Sol, en energía química. Se vuelve a utilizar el dióxido de carbono, producido por la respiración de los seres vivos y por procesos de putrefacción o descomposición, y Se libera oxígeno, utilizado por la mayoría de los organismos en la respiración celular. La energía almacenada en los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural), que se han convertido en imprescindibles en la sociedad actual, depende en último término de la fotosíntesis. La energía entra en los ecosistemas en forma de energía solar. Únicamente los organismos autótrofos son capaces de utilizar la energía solar (solo del 1 al 2% de la energía del sol que llega a la Tierra) y transformarla en energía química, utilizable por otros organismos; por tanto, el resto de los seres vivos que forman el ecosistema depende de ellas. Para que un ecosistema funcione es necesario que la materia y la energía pasen de unos individuos a otros. Así se establecen unos niveles tróficos (productores, consumidores, descomponedores), que se distinguen según la forma de obtener la materia y la energía. El primer nivel trófico lo constituyen los productores, los autótrofos Relación vegetal, 7