Los pastos marinos se conocen desde hace mucho tiempo como algunos de los organismos más notables de la Tierra: descendientes de plantas con flores 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, la investigación de un equipo conjunto australiano-estadounidense revela que un grupo de pastos marinos, especies australianas del género Posidonia, han desarrollado otra adaptación notable para la supervivencia del océano: una semilla alada cuya forma aprovecha la fuerza de las corrientes submarinas para retenerlaen el fondo marino para enraizar.
Los resultados del estudio ofrecen información valiosa sobre los esfuerzos para restaurar las poblaciones de pastos marinos en Australia, la Bahía de Chesapeake y en otros lugares. Los prados de pastos marinos, que proporcionan un importante vivero y hábitat de alimentación para otra vida marina y juegan un papel clave en el mantenimiento de la calidad del agua, sonbajo amenaza en todo el mundo por el calentamiento y la sobrefertilización de las aguas costeras.
Publicado en un número reciente de Informes científicos , 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 especies de Posidonia en áreas con corrientes más fuertes tienen alas más grandes, evidencia adicional de la utilidad del rasgo.
El autor principal del informe fue el Dr. Gary Kendrick de la Universidad de Australia Occidental. La investigación surgió de una colaboración a largo plazo entre Kendrick y el Dr. Robert "JJ" Orth del Instituto de Ciencias Marinas de William & Mary en Virginia, un pioneroen el monitoreo y la restauración de pastos marinos en la Bahía de Chesapeake y las lagunas costeras del Atlántico Medio. También contribuyeron al estudio Marion Cambridge, Jeremy Shaw, Lukasz Kotula y Ryan Lowe de UWA y Andrew Pomeroy del Instituto Australiano de Ciencias del Mar.
"Comprender la biología básica de las semillas y su establecimiento nos permite optimizar nuestras prácticas de restauración basadas en semillas", dice Kendrick. "Trabajando con JJ y el equipo de VIMS, utilizando su profundo conocimiento del mundo que experimentan las semillas,ha resultado en un resultado verdaderamente interdisciplinario que combina las habilidades de los biólogos de pastos marinos y restauradores, anatomistas de plantas y modeladores hidrodinámicos ".
Una historia de semilla fortuita
Las semillas aladas son comúnmente utilizadas por las plantas terrestres para dispersarse por el viento, con las semillas de arce y fresnos como helicópteros como un ejemplo familiar. Entonces, cuando Orth notó por primera vez la estructura en forma de ala en las semillas de Posidonia durante el trabajo de campo australiano a mediados deLa década de 1990, su pensamiento inicial fue que cumplía una función similar.
"Mi hipótesis preliminar era que [el ala] serviría para mover la semilla más lejos de la planta madre cuando fue liberada de la fruta", dice Orth. Posidonia produce frutos grandes y flotantes que se desprenden de la planta adulta y puedenflotar a kilómetros de distancia, liberando semillas a medida que maduran.
Pero años de minuciosa investigación mostraron lo contrario: "Cuando se libera de la fruta", dice Orth, "las semillas caen muy rápido".
Basado 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 muchas criaturas les gusta comer estas semillas, a excepción de los cangrejos y otros pequeños crustáceos ", dice Orth.
La tercera es 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, midió el flujo de corrientes alrededor de las semillas colocadas en un canal y utilizó estos datos para construir un modelo de computadora delas fuerzas hidrodinámicas relevantes.
"Cuando trajimos a Andrew [Pomeroy], un experto en hidrodinámica, se entusiasmó 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,claramente apoya 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 en corrientes fuertes ".
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 Posidonia para empujar la semilla contra el fondo del mar, como la carga aerodinámica generada por el ala en la parte trasera de una carreracoche.
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 más lindo 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 ambiente de cada especie. Posidonia coriacea, que vive en ella mayoría de las áreas 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 un relictola población del mismo género P. oceanica tiene semillas con casi ningún ala.
Los hallazgos tienen implicaciones importantes 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 especies diferentes", dice Orth. "Con suerte, armados con esta información podemos aumentar la baja tasa de éxitoobservamos en uno de nuestros recientes esfuerzos 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 que han estado en el corazón de los esfuerzos de restauración de su equipo en las bahías costeras de Virginia. Orth y sus colegas comenzaron a sembrar las aguas poco profundas de las bahías con semillas de hierba de anguila en 1999Estériles en ese momento, hoy poseen más de 7,000 acres de exuberante pradera de hierba de anguila, lo que los convierte en el mayor ejemplo de restauración de pastos marinos del 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 a lo largoabajo. Nuestro trabajo con Posidonia ha agregado una nueva intriga a este trabajo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Virginia de Ciencias del Mar . Original escrito por David Malmquist. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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