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xilema Piper L., ¡Un caos generado por la incapacidad de ver! Din Olger Heredia Huarino1, 2 En los dos años que vengo estudiando al género Piper L., tuve la oportunidad de llevar un curso de “Arquitectura Arbórea” en el 2010 con el Dr. Ricardo Callejas, especialista en Piper, y tomé uno de sus títulos para este manuscrito porque me pareció exacto y refleja el problema que posiblemente pueda estarse suscitando al momento de describir especies de Piper, de las cuales podría decirse que todas se parecen, pero realmente no es así. Con más de 2000 especies, Piper se consolida como el género más diverso de la familia Piperaceae, (Burger, 1972; Turcker, 1982; Stevens, 2001), y como uno de los más grandes géneros basales de Angiosperma (Kubitzki, Rohwer, y Brittrich, 1993; Soltis, Soltis, y Chase, 1999). Piperaceae por sus características de dicotiledóneas y monocotiledóneas, desde una posición filogenética, encaja en un grupo llamado paleohierbas (Donoghue y Doyle, 1989; Loconte y Stevenson, 1991) junto a las Nymphaeales, Illiciales y Chloranthales aunque con evidencias de no formar un grupo de parentesco natural (Strasburger et al., 2002). solitarios, pedunculadas, opositifolios (Valenzuela et al. 2007), presentando flores muy pequeñas con pétalos o sépalos reducidos o inexistentes (Gentry, 1993). La aparente uniformidad de sus diminutas flores presenta un desafío para la clasificación (Jaramillo y Manos, 2001), dando como resultado la aparición de taxones que luego se agruparían en secciones basándose principalmente en el número de estambre, la posición, el número de carpelos, etc., (DeCandolle, 1923; Tebbs, 1993) pero estudios más recientes han abandonado el sistema DeCandolle citando la dificultad de evaluar los caracteres florales de especímenes de herbario (Trelease y Yuncker, 1950; Burger, 1971). Piper ostenta una distribución Pantropical pero la mayoría de sus especies se encuentra en la región Neotropical (Rosabelle, 1987). Para el Perú se han reportado alrededor de 428 especies (Vásquez, 1997; Vásquez & Rojas, 2004) y posiblemente hayan más; éstas se reparten en los bosques húmedos amazónicos, bosques muy húmedos montanos y bosques muy húmedos pre-montanos, entre los 100 y 2700m de altitud (León, 2006). De hábito arbustivo, árbol pequeño o trepador Piper se caracteriza por presentar tallos engrosados en los nudos, con profilos, hojas alternas, simétricas o no, a veces profundamente lobadas en la base hasta peltadas con inflorescencias en amentos 1 2 Estudiantes o biólogos que hayan estudiado la flora en la parte oriental del Perú, suelen reconocer rápidamente el género Piper, pero las dificultades aumentan cuando se trata de determinarlas. Si bien es cierto que muchas claves se basan en flores, siendo estructuras de alto valor taxonómico. Para varios investigadores Piper es un problema cuando se intenta revisar plantas de herbario. Posiblemente sea un problema más por la falta de paciencia que por sus estructuras inconspicuas. Estudiante de la Escuela de Biología de la Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la Universidad Nacional de San Agustín. din_heredia@yahoo.com Grupo DIBIOS, Herbarium Areqvipense HUSA, Sociedad Científica Hapalkuy 12 xilema Indudablemente es curioso como Piper tiene tanta diversidad comparado con otros géneros de familias que se encuentran en el orden Piperales (ver Cuadro 1). Las 2000 especies conocidas son en realidad 2000 combinaciones resultantes de la interacción de su material genético con el ambiente y la estrategia de sobrevivir y tener éxito como especie. Parece ser que reconocerlas y diferenciarlas sería más sencillo si se tuviera una descripción completa y exacta de cada una de ellas. Pues no solo se diferencian en la disposición de las estructuras florales sino que también hay diferencias a nivel de hojas, disposición de haces vasculares, indumento, profilos, etc. Piper nos da una enorme cantidad de características para diferenciarlas, sin embargo el no comprender, mal interpretar claves, o hacer malas descripciones nos lleva a equivocaciones que se repiten constantemente y se heredan a las siguientes generaciones cometiendo el mismo error y produciendo confusión, que al final, con muchas claves y mucha bibliografía, se convierte en un proceso engorroso, fastidioso y poco entendible cuando empiezan a determinarse especies que posiblemente puedan ser nuevas o tal vez ya sean conocidas. Cuadro 1. Orden Piperales, familias representadas por sus distintos géneros mostrando la cantidad de especies. Información obtenida de W3Tropicos Quick Search y Angiosperm Phylogeny Website II. Aristolochiaceae Aristolochia (500 sp.) Asarum (45 sp. c.a.) Endodeca (6 sp.) Isotrema (15 sp.) Pararistolochia (40 sp.) Saruma (1sp.) Thottea (34 sp.) Hydnoraceae Hydnora (15 sp.) Prosopanche (8sp.) Piperaceae MacroPiper (16 sp.) Manekia (6 sp. c.a.) Ottonia (61 sp. c.a.) Peperomia (1500 sp.+) Piper (2000 sp.+) Zippelia (2 sp.) Saururaceae Anemopsis (1 sp.) Gymnotheca (2 sp.) Houttuynia (1 sp.) Saururus (2 sp.) Las diversas formas de hojas son resultado del desarrollo de distintos meristemos Si queremos encontrar un género con dimorfismo foliar en cada especie debemos pensar en Piper. Aquellos que hayan trabajado con Piper se habrán dado cuenta que en una misma especie existen hojas en el tallo que difieren, por lo general en la forma, con respecto a las hojas de las ramas (Fig. 1), trayendo dificultades al momento de describir las hojas. Debido a que una descripción botánica debe de ir acompañada de biometría, a veces se intenta obtener un rango o peor aún, promedios, llegando a crear una idealización de hojas algo difusas (qué tan ovadas y a la vez qué tan lanceoladas) o poco reales (a veces más ovada que lanceolada y a veces más lanceolada que ovada) en general terminan por sentenciar a Piper, sentenciando que “se trata de una especie muy variable”. Figura 1. Tipos de base de la lámina foliar de Piper sp. Se observa claramente cómo estas hojas, de un mismo individuo, tienen diferentes formas llegando a ser desde auriculadas asimétricas con sobre-posición en el peciolo (izquierda) hasta cordadas ligeramente asimétricas (derecha); la respuesta a esta variabilidad no se podría entender si las vemos de esta forma, pero las cosas cambian si las observamos distribuidas en el tallo y las ramas, el patrón es invariable para cada especie. (De Din Heredia, prácticas pre-profesionales JBM, 2009). Si comparamos sólo las hojas del tallo o sólo las de las ramas de varios individuos de una especie, nos daremos cuenta de que son invariables. Si consideramos este criterio debemos de ponernos a pensar en el nacimiento y destino del meristemo 13 xilema que formó el nudo, entrenudo y la hoja. Por tanto, los meristemos que forman las hojas en el tallo deben de tener una estrategia diferente con respecto a las de las ramas. La unión de estas dos estrategias, que engloba la respuesta del material genético del meristemo moldeado por el ambiente, ha dado como resultado este dimorfismo foliar que entre especies es variable y único pero dentro de cada especie es muy estricto el patrón de distribución y la forma de las hojas (Figura 2). mucha bibliografía sobre Arquitectura arbórea, un artículo titulado “Plant Architecture: A Dynamic, Multilevel and Comprehensive Approach to Plant Form, Structure and Ontogeny” de Daniel Barthélémy y Yves Caraglio (2007), explica de manera precisa todas las pautas para entender estos modelos abstractos y comprender mejor el desarrollo caprichoso de las plantas. Sólo para el caso de Piper se sabe que presenta, por lo general, el modelo arquitectónico de Petit y, en caso de ser escandente, el modelo de Chamberlain (revisar “Plant Form, an illustrated guide to flowering plant morphology” de Adrian Bell, 1991). Una herramienta muy útil para entender patrones que existen en la forma de las plantas como resultado del desarrollo sin intervención del ambiente, es la arquitectura arbórea. En sí, los modelos arquitectónicos son abstracciones que explican patrones idealizando a una planta como un conjunto de ejes y, sin referirse al hábito llaman árbol a la estructura o modelo que presenta una hierba, arbusto o árbol forestal. Se han podido descifrar 23 modelos en toda la evolución de las plantas, cada modelo con un nombre en particular representa múltiples características ontogénicas del tallo, ramas e inflorescencia. Hay El modelo de Petit sugiere un tallo monopodial con crecimiento continuo y las ramas son simpodios con crecimiento determinado por unidades arquitectónicas (una unidad arquitectónica equivale nudo, entrenudo y hoja/inflorescencia). Estos modelos nos ayudarán a comprender mejor el dimorfismo foliar en Piper y su disposición en respuesta al desarrollo de distintos meristemos tal como se ilustra en la Figura 2. Figura 2. Modelos generales de Piper. A. Modelo arquitectónico de Petit, este modelo abstracto nos da una idea de cómo se organizan los meristemos en un árbol de Piper, la línea vertical (monopódico con crecimiento continuo) tiende a presentar un destino distinto a la de las líneas horizontales (simpódico con crecimiento determinado), en general cumplen diferentes tareas, la flecha vertical está involucrada en el soporte mecánico y hojas, en tanto que las horizontales, en la formación de flores y también hojas (tomado de Adrian. D. Bell, Plant Form pág. 291 fig. 291 j, y adecuado para este manuscrito). B. Modelo artístico en base al modelo de Petit, la disposición y la diferencia de las hojas se determina por el tipo y posición de meristemo que la forma. 14 xilema La inflorescencia de cada especie empieza desde un pedúnculo particular y único desarrollo la inflorescencia de Piper acutifolium cultivado en Cusco y Peperomia sp. cultivada en Arequipa en condiciones adecuadas, sin la intención de tomarlo como una investigación para divulgar por tener un objetivo más de inquietud, pude obtener medidas de las inflorescencias en total y de sus pedúnculos. Los resultados mostraron diferencias en la longitud de la inflorescencia (conforme maduran las flores); sin embargo el pedúnculo no aumentaba de longitud durante toda la madurez de la inflorescencia, convirtiéndose, personalmente, en una estructura clave para ayudar a sustentar longitudes de inflorescencia en cualquier estado de desarrollo. En la figura 3 expongo medidas hipotéticas de mi experiencia debido a que no hubo oportunidad de publicar los datos por los motivos ya explicados. Como experiencia personal las veces que quise caracterizar las inflorescencias de Piper, que dicho sea de paso no son amentos porque no son inflorescencias unisexuales ni mucho menos espigas que definen más a una inflorescencia de Poaceae (Ricardo Callejas, 2010 con. per.) sin una definición en particular, se visualizan problemas al encontrar diferentes individuos de una especie en distintas etapas de desarrollo de la inflorescencia. Curiosamente en varias claves se suele poner la longitud de la inflorescencia para diferenciar entre especies y penosamente a veces es complicado determinar de cuál se trata si no se tiene la inflorescencia totalmente desarrollada. Por mi parte pude medir en diferentes etapas de Figura 3. Curvas hipotéticas de crecimiento de las inflorescencias y de los pedúnculos de Piper sp., (sugerido e ideado de un ensayo particular en Piper acutifolium y Peperomia sp.) El pedúnculo de la inflorescencia con una longitud constante durante todo el desarrollo de la inflorescencia se convierte en una estructura confiable a diferencia de conseguir la longitud total de la inflorescencia pues en muchos casos es impreciso saber si alcanzó su longitud total o no. Otros detalles pequeños de gran diferencia para distinguir especies distribución de vena media con las de 2do y 3er orden son únicas para cada especie y no se repiten, las semillas son extremadamente variables en el género pero constantes en cada especie; son tantas las estructuras que presentan detalles únicos para cada especie. Combinando estas estructuras nos daremos cuenta sin lugar a dudas que todas son totalmente diferentes. Por otro lado, en conversación con el Dr. Ricardo Cada especie de Piper tiene un indumento característico que no se repite, un profilo de dimensiones que no se repiten, una distribución peculiar de los haces vasculares que no se repiten, en la fotoquímica cada especie tiene un aroma único y peculiar que no se repite, la 15 xilema terminologías botánicas que en ese entonces aún no habían sido creadas. Para entender más los patrones de diversificaciones dentro de Piper, Jaramillo y Manos (2001) examinaron “La Filogenia y Patrones de Diversidad Floral en el Género Piper (Piperaceae)”. Un punto importante que debemos de cumplir, aunque poco probable que logremos conseguir, es que para poder finalizar con la determinación de una especie al menos debemos de tener la imagen del holotipo y comparar nuestra determinación luego de que haya pasado la clave. Todas estas sugerencias y recomendaciones las aprendí particularmente como estudiante y las escuche como asistente en el curso del Dr. Ricardo Callejas. Callejas, me comentó que se están iniciando estudios de la relación que tienen las especies de Piper con insectos o animales (Pheloide, Chiroptera); encontrando una fuerte relación con el grupo Curculionidae (co-evolución) formando interacción de una especie en particular de Curculionidae para cada especie de Piper. También se hicieron estudios de la distribución vertical de organismos asociados a Piper observando relaciones bien asentadas y peculiares para cada especie. Parece ser que Piper tiene más características de las que nos imaginábamos o veíamos. Sin embargo, los trabajos de descripción de especies no son tan completos como lo desearíamos, por lo tanto no hay excusas de seguir tachando a Piper como una especie difícil o que todas se parecen. Nótese que sólo expuse unas cuantas características que difieren de especie a especie sin mencionar las flores que de ser descritas, la determinación sería altamente significativa para saber de qué especie se trata. Por último como alumno de último año de Biología agradezco a todos mis profesores y buenos amigos de Botánica, Daniel Medina, Víctor Quipuscoa, Luis Valenzuela, Rodolfo Vásquez y Ricardo Callejas, personas con quienes me identifico. La idea es que pongas a prueba todo lo que te dicen o enseñan, esa es la única manera de darnos cuenta si estamos en el camino correcto y no seguir arrastrando los errores que atrasan a la ciencia… una de las tantas frases que R. Callejas me dijo y que guardo en mi memoria para mi formación y educación como futuro Biólogo. Aún falta mucho por descubrir, determinar y re-determinar en Piper en la mayoría de los herbarios del Perú. Es una labor que necesita con urgencia jóvenes botánicos, por supuesto que me involucro en este duro pero apasionante trabajo. Y no solo creo que sea el problema de Piper, sino de muchos géneros y familias de plantas. Bibliografía Consideraciones Barthelemy D. and Caraglio Y. 2007. Plant architecture: A dynamic, multilevel and comprehensive approach to plant form, structure and ontogeny. Annals of Botany, 99, pp. 375-407. Las descripciones botánicas de cualquier especie deben ser precisas y completas, para describir hojas nos podemos guiar de un buen artículo titulado “The Manual of Leaf Architecture” de Smithsonian Institution. Para el estudio de cortes histológicos es económicamente conveniente y útil utilizar azul de Toluidina, en la revisión de flores de plantas de herbario, sólo las ponemos a hidratar y mucha paciencia. Ahora que conocemos el por qué del dimorfismo foliar debemos de tener criterio para colectar muestras botánicas y sería muy conveniente si también nos diésemos el trabajo de colectar insectos asociados. Una clave muy útil para Piper es la elaborado por Trelease que se encuentra en el volumen XIII de Botanical Series del Field Museum of Natural History titulado “Flora del Perú” elaborada en 1938 y deben de tenerse en cuenta algunas frases que en sí son sinónimos de las nuevas Bell, A. D. 1991. Plant form, an illustrated guide to flowering plant morphology. Oxford University Press. 291 pp. ISBN 0-19-854279-8. Burger, W C. 1971. Piperaceae. In W. C. Burger [ed.], Flora Costaricensis, Fieldiana Botany 5: 5-218. Burger, W. C. 1972. Evolutionary trends in the central american species of Piper. Brittonia 24: 356-362. DeCandolle, C. 1923. Piperacearum clavis analytica. Candollea 1: 65-415. 16 xilema Donoghue, M. J., and J. A. Doyle. 1989. 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