Descubre cómo las plantas se adaptan para sobrevivir en un ambiente extremo y escaso de agua.

Y por supuesto, existen plantas en los desiertos tropicales, zonas donde el agua es un lujo escaso y las tórridas temperaturas diurnas contrastan con el frío de las noches. Para sobrevivir en un ambiente tan poco acogedor, las plantas han necesitado adquirir ciertas adaptaciones evolutivas.

Las raíces

En general, una planta tiene dos partes claramente diferenciadas, una parte subterránea, que se adentra bajo el sustrato en busca de agua, la raíz, y otra parte visible, que emerge del suelo en busca de la luz, la parte aérea. La parte aérea de la mayoría de las plantas está conformada por un tallo, que puede o no estar lignificado formando madera, y hojas cargadas de clorofila, en las que se da la función fotosintética.

La primera dificultad que enfrenta una planta del desierto es cómo obtener agua. Por ello, las raíces suelen ser descomunales, mucho más grandes que la parte aérea. Según dónde se encuentre la planta o según la especie, estas raíces pueden tener dos disposiciones.

Si los suelos son arenosos y no hay agua disponible en el subsuelo, el sistema de raíces se abre paso por grandes extensiones de forma superficial, justo por debajo de las primeras capas del suelo, por donde el calor del sol no llega. De este modo, durante la noche, cuando la temperatura desciende y la humedad se condensa, pueden captar hasta la última gota de agua que se infiltre por la arena, antes de que salga el sol y se evapore de nuevo. Además, extender las raíces les proporciona una gran estabilidad, imprescindible en un entorno tan dinámico como las dunas de arena.

La segunda estrategia se basa en descender en vertical hacia zonas muy profundas. Esta suele darse en entornos donde, aunque no hay agua en la superficie y las lluvias son escasas o inexistentes, sí hay acuíferos subterráneos que acumulan el valioso líquido.

Pero incluso unas adaptaciones tan elaboradas para obtener agua, sirven de poco si el agua se pierde antes de ser aprovechado por el organismo. Las plantas comunes, en el envés de las hojas, presentan una serie de aberturas, los estomas, que actúan como válvulas, a través de las cuales realizan el intercambio de gases. Pero al abrir los estomas, la planta está exponiendo el interior de su cuerpo a la atmósfera, y el agua de su interior se evapora, es el proceso denominado evapotranspiración.

Para suplir esa pérdida, una planta común succiona más agua de la tierra a través de las raíces, pero en el desierto, el calor hace que la evaporación sea extrema, y no siempre es posible obtener agua del suelo. La pérdida masiva de agua puede significar la muerte de la planta.

Algunas plantas, como los estepicursores —plantas rodadoras— o la rosa de Jericó, se han adaptado a esta dificultad,se secan, entran en latencia y ruedan libremente, a merced del viento, hasta que la suerte les lleve a una zona con agua donde rehidratarse. Pero esta adaptación no le sirve a cualquier planta.

Por eso, las adaptaciones principales de las plantas del desierto en su parte aérea tienen que ver con las hojas. Y hay varias estrategias al respecto.

Cambiando las hojas para sobrevivir

Cuando las condiciones de sequía no son demasiado graves y cae algo de agua, aunque sea de vez en cuando, las plantas adaptan sus hojas para perder mucha menos humedad. Suele ser habitual que en la superficie de las hojas se acumulen ceras transparentes que recubren la piel y adquieren una apariencia coriácea, endurecida. Podemos verlo en plantas españolas adaptadas a la sequía, como la adelfa o el olivo.

Con frecuencia también se producen adaptaciones específicas en el envés, orientadas sobre todo a proteger los estomas. La adelfa, por ejemplo, opta por disponer los estomas en una especie de receptáculos en forma de cáliz, que a su vez presentan una diminuta abertura al exterior, denominadas criptas estomáticas, y actúan como una especie de doble cámara que reduce la evapotranspiración mientras aún permite el intercambio de gases. Una solución alternativa, como la del olivo, es emplear una serie de diminutos pelos, denominados tricomas, que crean una película aislante en el envés de la hoja, con aire saturado de vapor de agua, y se reduce así la evapotranspiración.

Pero cuando el ambiente es demasiado seco para este tipo de adaptaciones, las plantas necesitan otras estrategias, una de las más habituales es convertir las hojas en un almacén de agua. Esta adaptación está ampliamente extendida en diversos grupos taxonómicos, aunque los que la presentan más frecuentemente son las crasuláceas, como el árbol de jade o los kalanchoes; las aizoáceas, como la planta piedra Lithops; y las asparagales, como el aloe vera o los agaves. Sus hojas no solo están cubiertas de sustancias cerosas, sino que presentan unos tejidos engrosados en su interior, que almacenan grandes cantidades de agua para utilizarlas luego cuando las condiciones son desfavorables.

Sin embargo, hay entornos en los que el agua es tan escasa que tampoco sirven esas adaptaciones. Y aquí es donde entra en juego una nueva estrategia evolutiva: reducir las hojas a tamaños ínfimos o incluso perder las hojas.

Principalmente dos familias botánicas han adoptado esta adaptación: las cactáceas, conocidas como cactus, y algunas euforbias —que pueden confundirse con los anteriores—. El tallo adquiere la función fotosintética y también la de almacén de agua. Mientras tanto, las hojas se reducen a estructuras diminutas en el caso de las euforbias —en ocasiones, totalmente ausentes— o a espinas duras, coriáceas y afiladas, como en los cactus.

En efecto, algunas espinas de cactus son hojas modificadas, sin estomas y sin función fotosintética; aunque otras tienen su origen en las escamas de las yemas de crecimiento. Las espinas reducen al mínimo la exposición al sol, evitando la pérdida de agua, a la vez que actúan como sistema de defensa contra los depredadores.

Como curiosidad, los cactus no son las únicas plantas espinosas adaptadas a las condiciones desérticas; algunas euforbias también disponen de espinas, pero en este caso no se trata de modificaciones de las hojas, sino de expansiones del tallo. Una convergencia evolutiva con los cactus.

Un nuevo metabolismo

Estas adaptaciones de tallos y hojas pueden ser muy útiles, pero las plantas, incluso las que viven en el desierto, necesitan intercambiar gases. Requieren de la entrada de dióxido de carbono en su organismo para realizar la fotosíntesis, y liberar el oxígeno producido en la reacción; incluso los cactus y las euforbias tienen estomas en sus tallos. Y abrir estomas para intercambiar gases implica el riesgo de perder agua y morir de deshidratación.

Así que la solución está en abrir los estomas de noche.

La mayoría de las plantas necesitan realizar el intercambio de gases a la vez que la fotosíntesis. Solo cuando hay luz, la reacción se activa y se puede capturar dióxido de carbono para liberar oxígeno. Pero estas plantas han adquirido, probablemente, la adaptación más eficiente para habitar entornos áridos: el metabolismo ácido de crasuláceas (o CAM, por sus siglas en inglés). El nombre es debido a que su descubridor, Meiron Thomas, lo describió en plantas de la familia de las crasuláceas, aunque posteriormente se observó el mismo comportamiento en cactáceas, euforbias y hasta 32 familias más; se estima que aparece en hasta 16 000 especies de plantas adaptadas a la sequía extrema.

A diferencia del resto de plantas, las CAM abren sus estomas durante la noche, cuando las temperaturas son bajas y la evapotranspiración se minimiza. En ese momento, activan una ruta metabólica exclusiva de ellas, que permite incorporar el dióxido de carbono atmosférico en una molécula de ácido málico, que es almacenado. Este proceso requiere un gasto energético, que obtiene la planta de la degradación del almidón, pero redundará en su beneficio durante el día.

Al salir el sol, los estomas se cierran, evitando la pérdida de agua. Entonces, la planta accede el ácido málico almacenado durante la noche, y lo rompe produciendo de nuevo dióxido de carbono, que se pone a disposición de la maquinaria metabólica de la fotosíntesis. La energía que gastó antes para su almacenamiento, ahora se presenta como excedente, por lo que la planta puede generar nuevos azúcares, que almacenará en forma de almidón.

Según las estimaciones realizadas, la adaptación de las plantas CAM permite optimizar el intercambio de gases evitando la pérdida de agua con una eficiencia de entre seis y diez veces mayor que el resto de las formas de metabolismo.

Referencias: