E10 Morfogénesis

Tópico

La forma de la planta no es arbitraria: responde a un conjunto de principios físicos que rigen cómo la planta reparte su propio tamaño y su propia biomasa, buscando al mismo tiempo minimizar el costo del transporte de agua y nutrientes dentro de la planta y maximizar la captación de luz que la planta logra con esa misma biomasa. Estos dos objetivos —minimizar el costo del transporte y maximizar la captación de luz— no siempre se pueden cumplir a la vez, y la forma de la planta que efectivamente se observa es el resultado de cómo la planta equilibra ambos objetivos, modulados por las señales ambientales que la planta recibe.

Una de las expresiones de ese equilibrio es la alometría de la planta, es decir las relaciones de escala entre las distintas dimensiones de la planta: cuando la planta crece, sus distintas dimensiones —la altura del tallo, el diámetro basal, la extensión de la copa— no crecen todas en la misma proporción entre sí, sino que la alometría de la planta fija cómo cambia esa proporción a medida que la planta aumenta de tamaño, de manera consistente con minimizar el costo del transporte a lo largo de toda la planta.

Otra expresión de ese mismo equilibrio es la partición de biomasa entre la raíz, el tallo y la hoja: la planta reparte la biomasa que produce entre estos tres órganos de manera que la fracción destinada a la raíz le permita captar suficiente agua y nutrientes, la fracción destinada al tallo le permita transportar esos recursos y sostener a la copa, y la fracción destinada a la hoja le permita maximizar la captación de luz, todo dentro del mismo presupuesto de biomasa disponible.

Dentro de la fracción de biomasa que la planta destina a la hoja, la arquitectura de la planta se optimiza además para la captura de luz: el índice de área foliar cuantifica cuánta superficie de hoja despliega la planta por unidad de superficie de suelo que ocupa, y cuanto mayor es el índice de área foliar, más luz puede captar la planta en total, pero también aumenta el autosombreado, es decir que las hojas superiores empiezan a taparle la luz a las hojas inferiores, de modo que a partir de cierto índice de área foliar, seguir agregando más hojas deja de aumentar proporcionalmente la captación de luz total de la planta.

Por último, las leyes de escala metabólicas conectan la forma de la planta con su propio metabolismo: a medida que la planta crece de tamaño, su metabolismo total no crece en la misma proporción que su biomasa, sino que sigue las leyes de escala metabólicas, que reflejan, otra vez, el costo del transporte de recursos a través de una planta cada vez más grande.

En definitiva, la alometría, la partición de biomasa entre raíz, tallo y hoja, la arquitectura optimizada para la captura de luz —con su índice de área foliar y su autosombreado— y las leyes de escala metabólicas son las distintas expresiones con las que la forma de la planta resuelve, en cada caso, el mismo compromiso entre minimizar el costo del transporte y maximizar la captación de luz, modulado siempre por las señales ambientales que le indican a la planta en qué dirección conviene inclinar ese equilibrio.

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