domingo, 5 de febrero de 2017

Mecanismos de adaptación de las plantas a bajas temperaturas y a las heladas: Endurecimiento, evitación y resistencia a la congelación.

Fitohormonas, ácido abscísico, senescencia, abscisión, resistencia a la congelación, endurecimiento, estomas, reposo, fotosíntesis… son los términos que barajaremos en este artículo. Suena aburrido? No lo es!! Es sumamente interesante de qué manera nuestros rosales (o cualquier planta perenne) se preparan para las heladas y una vez instaladas éstas luchan contra la congelación. 
La capacidad que tienen de adaptación siempre es sorprendente y resultan apasionantes los mecanismos que utilizan para sobrevivir!!
Conocer y comprender el funcionamiento de nuestros rosales en cualquier época del año  siempre nos ayudará a ofrecerles los cuidados que precisan en cada momento.
Como en otras ocasiones aclaro aquí también que no pretenden los artículos de este blog más que brindar una aproximación a estos conceptos. Somos jardineros aficionados y es posible que no siempre necesitemos ahondar en todos los temas con la profundidad que lo hace un biólogo por ejemplo. No se aspira a dar aquí la información de un especialista ni pretende ser éste el contenido que sobre esta materia se ofrece en cualquier Facultad de Biología. Simplemente recoge lo que a mí, como simple jardinera aficionada, me ha parecido imprescindible conocer para entender mínimamente los procesos y aplicar en mi jardín los cuidados convenientes a los rosales. 
Como eso, como jardineros, necesitamos de una idea global de algunos procesos y si la lectura del artículo de hoy nos sirve para aclarar, aunque sea de forma rudimentaria, cual es el comportamiento de nuestras plantas en este momento del año en el que en muchos de nuestros jardines se producen heladas, me doy por satisfecha. Cualquier comentario de lectores especialistas advirtiendo de errores o inexactitudes será de agradecer!!
Una vez dicho esto vamos a tratar algunos aspectos previos que nos van a ayudar a comprender mejor después el tema central de este artículo como es la fotosíntesis y los factores que intervienen en el crecimiento de las plantas (especialmente condiciones ambientales y fitohormonas).

Creo que tener mínimamente claros estos conceptos nos va a permitir tener una idea global mucho más completa de las adaptaciones que las plantas presentan ante el estrés por frío.
Recordemos algo importante y maravilloso: las plantas son capaces de utilizar la energía luminosa del sol para la formación de materia orgánica (fundamentalmente azúcares) constituye su alimento. O dicho de otro modo las plantas, mediante el proceso biológico conocido como fotosíntesis, pueden convertir la energía lumínica del sol en su propio alimento. 
Es decir, las plantas captan la energía solar y la convierte en carbohidratos (glucosa, almidón, etc.) utilizando el dióxido de carbono (CO2) que penetra en el interior de las hojas a través de los estomas desde la atmósfera y el agua y sales minerales que desde el suelo se adentra a través de las raíces y que juntos conforman la savia bruta
La fotosíntesis se realiza (mientras hay luz solar) en los cloroplastos presentes en el interior de las hojas (y más rara vez en los tallos) y que contienen un pigmento (la clorofila) en los que sintetizan los hidratos de carbono (glucosa) mediante el dióxido de carbono (CO2), el agua y sales minerales del suelo, liberando en este proceso Oxígeno (O2) a la atmósfera y acumulando los hidratos de carbono y que valdrán para que las plantas puedan alimentarse, crecer y reproducirse. En este proceso habrán transformado la inicial savia bruta en elaborada.

Será luego, en las mitocondrias y  mediante otro proceso (la respiración) por el que estos nutrientes fabricados en la fotosíntesis se degraden utilizando el oxígeno del aire (O2)  para obtener la energía y liberando CO2 (Dióxido de carbono) a través de los estomas. 
A la vez que se produce esta liberación se produce, al abrirse los estomas, una pérdida de agua en forma de vapor (este proceso se denomina transpiración). 
De ahí que el cierre y apertura de los estomas esté muy finamente regulada por factores ambientales como la luz, la temperatura o la disponibilidad de agua cerrándose en caso de sequía o frío e impidiendo pérdidas de agua para la planta.
En esta breve introducción hemos visto pues que la fuente de energía y la materia prima para construir todos sus tejidos las plantas la obtienen de los carbohidratos que producen mediante la síntesis del dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera utilizando la fotosíntesis como proceso y que éstos carbohidratos se consumen a través de la respiración (quemándolos).

Pero ni las necesidades de crecimiento, ni por tanto las de consumo, son iguales a lo largo de todo el año. Lo que a nivel energético precisan en cada de la temporada las plantas están íntimamente ligado a factores de distinta índole. 
Estos factores que intervienen en el crecimiento de las plantas son de tres tipos:
  • Factores genéticos: Cada planta tiene un patrón de crecimiento y un comportamiento heredado a través de su ADN.
  • Factores ambientales: Entre ellos podemos mencionar como los más importantes la luz, la temperatura, la disponibilidad de agua y los nutrientes. 
  • Estos factores cambian a lo largo de la temporada y como es natural influirán de forma determinante en el comportamiento de las plantas frente a cada uno de estos cambios.
  • Así por ejemplo, la duración del día, es decir el número de horas con luz solar determinará en buena medida el grado de actividad energética que tengan las plantas. Lógicamente será en primavera cuando las tasas de crecimiento y actividad sea mayor y en invierno se producirán las de  menor nivel. Igual veremos que ocurre cuando tratemos los cambios de temperatura. Son los cambios en estos factores ambientales los que inducirán a las plantas al inicio o interrupción por ejemplo de la latencia, la floración o la fructificación.
  • Factores hormonales. Qué tipo de enzimas conviene sintetizar según las condiciones ambientales en que se están desarrollando las plantas viene determinado por las hormonas regulando así las diferentes fases de desarrollo de las plantas.

Centrémonos ya en el tema que hoy nos ocupa como tema central del artículo de hoy: los mecanismos de adaptación de las plantas a las bajas temperaturas.
Como hemos dicho, serán los cambios ambientales los que con su influencia en el desarrollo de las plantas regulen este crecimiento.
Cuando los días comienzan a decrecer en otoño y las temperaturas inician su descenso las plantas mediante sustancias receptoras que actúan a modo de señales químicas perciben este cambio ambiental.
Las hormonas actuarán como “intermediarias” entre estos cambios ambientales y las enzimas que serán las que desencadenen las reacciones bioquímicas como respuesta a estos cambios. Esto permitirá a las plantas florecer por ejemplo, o que sus semillas germinen y sus yemas broten una vez pasado el frío invernal.
Las hormonas actúan así como señales químicas sintetizándose en cualquier órgano de la planta (más en tejidos jóvenes). Tienen efecto allí dónde se sintetizan pero también pueden moverse a través de tejidos conductores (xilema y floema), por ejemplo de la raíz a las hojas.
Dentro de las hormonas existe un grupo que es el encargado directamente de regular el crecimiento de las plantas, son las fitohormonas.
En cada momento del año actuarán más unas u otras. Así las fitohormonas que favorecen el crecimiento podemos dividirlas en los siguientes grupos:
  • Grupo de las auxinas: Estimulan la formación de raíces adventicias. Inducen la dominancia apical inhibiendo el desarrollo de las ramas.
A propósito de la dominancia apical pensemos cuán importante es este aspecto a la hora de podar un rosal trepador. Recordemos que precisamente serán las ramillas laterales que brotan en las principales las que podamos en febrero con la finalidad precisamente de “luchar” contra esa dominancia apical que favorece el crecimiento y floración en el final de la rama a expensas de las laterales. Cortando el final de la rama principal y podando todas las ramillas laterales lo que estamos haciendo es favorecer el desarrollo de muchas ramas en los lados del tallo principal con lo que conseguimos muchas más rosas.
  • Otro grupo de fitohormonas con las giberelinas.  Estas afectan al crecimiento y elongación (crecimiento longitudinal) del tallo. Inducen la floración en muchas especies y promueve la germinación de semillas y las yemas laterales.
  • Por último está un grupo llamado citoquininas. Son hormonas que promueven la división celular y que intervienen de forma importante en procesos como la fotosíntesis.
En contraposición tenemos las fitohormonas que inhiben el crecimiento en los momentos del año en que éste no es preciso. Fundamentalmente son dos, el ácido abscísico y el etileno.
  • El ácido abscísico es una hormona muy relacionada con las situaciones de estrés en las plantas. Inhibe el crecimiento vegetativo promoviendo la entrada en letargo de las plantas induciendo el cierre de los estomas de las hojas. Igualmente favorece la abscisión de las hojas en otoño.
La concentración de ácido abscísico aumenta cuando las plantas están sometidas a estrés de cualquier tipo (hídrico, frío, etc.) induciendo al cierre de estomas para evitar la pérdida de agua por transpiración o para cesar en la producción de carbohidratos que ya no serán precisos en las situaciones de frío invernal.
  • El etileno favorece la maduración de los frutos y al igual que el ácido abscísico, participa en la senescencia y abscisión de las hojas, flores y frutos.
Y ahora sí, veamos qué mecanismos han desarrollado las plantas leñosas para adaptarse y sobrevivir en hábitats con cortos o largos periodos de heladas.Estas adaptaciones se producirán en función de varios factores, algunos son genéticos, es decir, su comportamiento y reacciones ante el frío tendrán el límite de lo que marque la información de su ADN. Así no todas las plantas son igualmente sensibles a las bajas temperaturas y a las heladas. Ya sabemos lo importante que es este aspecto a la hora de decidirnos a cultivar según qué plantas en nuestros jardines. Por eso cuando se dice que una planta es resistente es importante aclarar a qué es resistente. Hay plantas que soportan el frío y otras que son capaces de soportar incluso las heladas. Según su grado de resistencia a las bajas temperaturas las podemos clasificar en varios grupos.

  • Plantas sensibles al frío. Hay plantas en las que no es preciso que haya heladas para que sufran daños, con temperaturas incluso sobre el punto de congelación pueden quedar gravemente dañadas. Típicamente son las plantas climas tropicales.
  • Plantas sensibles a la congelación.  Este tipo de plantas tan solo son capaces de poner en marcha mecanismos que retrasen la congelación. Una vez sobreviene ésta quedan gravemente dañadas por las heladas.
  • Plantas tolerantes a la congelación. Estamos hablando de las plantas terrestres leñosas que suelen vivir en climas dónde se producen inviernos fríos. Estas plantas son capaces de adaptarse endureciéndose y desarrollando mecanismos que le permite soportar a veces incluso largos períodos heladas severas.


En todo caso debemos ser conscientes de que esta adaptación al frío no se produce siempre del mismo modo ni con la misma intensidad. Existen una serie de factores que de alguna manera impiden, dificultan o retrasan y otros que aceleran la puesta en marcha los mecanismos de aclimatación.
  • Así, a una planta joven y sin madurar le resulta mucho más difícil endurecerse frente al frío que a una planta que está desarrollada completamente.
  • Igualmente sabemos que un déficits en nutrientes favorecerá la entrada en reposo de una planta mientras que aportes de fertilizantes, especialmente con un grado elevado de N (Nitrógeno) dificultará este proceso ya que fomentará el crecimiento vegetativo y reducirá la tolerancia a la vegetación.
Recordemos pues que no debemos aplicar fertilizantes altos en N a nuestros rosales más allá del final del verano.
  • Por el contrario parece ser que incrementos de potasio y fósforo ayudarían a aumentar la tolerancia al frío.
  • Está comprobado que el déficit de agua en el suelo da lugar a incrementos en la producción de ácido abscísico que a su vez ayuda en esta adaptación a  la congelación.
Por tanto tengamos en cuenta que al llegar el otoño conviene reducir el riego de nuestros rosales.
Vemos que las plantas han desarrollado una serie de mecanismos para evitar los daños por frío y por heladas. Pero no solo eso, durante el período previo a las bajadas fuerte de temperatura se preparan para soportar con el menor daño posible los efectos que aparejados con el frío deben sufrir, como es el estrés derivado de la desecación propia del invierno.

1.- PREVENCIÓN DE LA CONGELACIÓN: ENTRADA EN LATENCIA.

Para que cuando los momentos de más rigor las plantas estén preparadas es imprescindible que se sometan previamente a un proceso de “endurecimiento”, es decir una progresiva adaptación a esta bajada de temperaturas y a las heladas. Esta aclimatación comienza con la llegada del otoño en el que las plantas detectan el acortamiento de la duración de las horas de luz. Esto incentiva la entrada en “estado de reposo vegetativo” o “letargo”. 
Será preciso que las plantas sean expuestas durante algunas semanas a temperaturas ligeramente por encima de 0º en otoño para que pueda darse esta aclimatación.
Aclaremos que el comportamiento “general” o patrón se ve “superpuesto” por pequeñas adaptaciones que harán posible el ajuste a cortos y puntuales cambios en las condiciones ambientales. Estas adaptaciones no se producen a la misma velocidad en todos los momentos del otoño e invierno. O dicho de otra forma, tengamos presente que en la pretemporada de invierno la resistencia puede pasar en unos días a un nivel de resistencia adecuado por un cambios puntual en las condiciones ambientales volviendo de nuevo sin daño alguno al nivel de resistencia anterior al un incremento de la temperatura que se acaba de producir durante unas horas o días. Por el contrario, a finales de invierno, un aumento repentino de la temperatura puede  causar la pérdida de la aclimatación y de sobrevenir heladas de nuevo la planta se podría ver dañada por las mismas.
La entrada de la planta en letargo o “dormancia” conllevará una serie de cambios a nivel morfológico, fisiológico y bioquímico que van a hacer posible que la planta pueda sobrevivir a las bajas temperaturas y pueda salir indemne del invierno.
Trataré de explicarlo con palabras de jardinera y seguramente mi explicación contenta muchas inexactitudes e incluso algún error. Pero creo que en general otros simples aficionados como yo vamos a tener menos dificultades para tener una idea clara.
La situación en otoño sería aproximadamente la siguiente: las temperaturas bajan, decrece también el número de horas de luz y en paralelo en el suelo dónde crecen las raíces de nuestros rosales, la disponibilidad de agua es inferior y la cantidad de nutrientes disponibles en especial el N mengua  también si la comparamos con las de otros momentos del año.
Todos estos factores ambientales desencadenaran los procesos que finalmente darán lugar al inicio de la entrada en latencia valiéndose de los cambios en la producción de las fitohormonas que permitirán los cambios bioquímicos necesarios para que la latencia se haga realidad. Veamos como ocurre.
De una parte se producirá mayor desarrollo de raíces al disminuir la cantidad de agua y nitrógeno en el suelo. Esta es una de las razones por las que la plantación de árboles y arbustos perennifolios sea conveniente plantarlas en otoño.
Pero de la otra, con la bajada de temperaturas y de horas de sol, los hidratos de carbono que en situación de crecimiento serían imprescindibles pasan a ser mucho más innecesarios. Por tanto, las hojas ya no sirven a los propósitos alimenticios de la primavera y además, ya no tiene sentido que, en previsión de unas heladas que más tarde se producirán, la planta arriesgue la congelación de las hojas antes de recuperar los nutrientes que contienen y que serán acumulados a modo de reserva. 
Sumemos además la necesidad de eliminar cierta cantidad de agua del interior de la planta para que haya menos en el momento en que llegue la congelación. Esta pérdida de agua en los tejidos dará lugar a que las células estén algo menos turgentes. 
A todas luces en este momento del otoño, es preciso que se produzca la senescencia y abscisión de las hojas.
Como comentábamos algunos de las fitohormonas (reguladoras del crecimiento) se pondrán en marcha para que puedan darse los cambios morfológicos y bioquímicos necesarios. La producción de ácido abscísico dará lugar al cierre de estomas. Recordemos qué eran: Orificios presentes en las hojas (y menos frecuentemente en el tallo), a través de los que las hojas tomaban el CO2 del aire y que junto con el agua y las sales minerales (savia bruta) se procesarían en los cloroplastos elaborando finalmente el alimento de las plantas: la savia elaborada.
El cierre de estomas llevará a una desaceleración de la transpiración y el crecimiento finalmente se desacelerará. Antes de cesar del todo, los nutrientes (azúcares) que estaban presentes en las hojas se recuperarán trasladándose al tallo y las raíces.
Estamos comprobando la importancia de que las plantas en otoño paren su crecimiento. No lo fomentemos por tanto si no queremos dificultar su endurecimiento. Sabemos que no se aconseja podar los rosales en otoño o comienzos del invierno en climas dónde los inviernos sean rigurosos. Por qué? Pues porque aunque en diciembre por ejemplo se produzcan unos días de “engañosas” buenas temperaturas, las heladas suelen seguir produciéndose durante el mes de enero e incluso febrero. Si podamos al inicio del verano mientras hay un aumento de la temperatura estamos fomentando el crecimiento. Este crecimiento será tierno, es decir, no habrá tenido tiempo de endurecerse y por tanto las heladas que se produzcan posteriormente tendrán bastantes probabilidades de dañarlo.
El líquido interior de las células de estos dos órganos incrementará su concentración al acumularse en su protoplasma los azúcares de reserva. Lo que como luego veremos permitirá que se disminuya su punto de congelación. A la vez, la proporción de ácidos grasos insaturados también aumentará lo que va a contribuir como explicaremos más adelante a que las membranas celulares puedan soportar mejor el nivel de congelación. Pero no nos adelantemos!! Sigamos en el punto dónde estábamos, la entrada en latencia como mecanismo de adaptación previa a las bajas temperaturas y heladas.
Vemos que la Naturaleza no desaprovecha nada. Todo se recicla!! Pensemos que cuándo vengan de nuevo las temperaturas cálidas, el árbol o arbusto se encontrará sin hojas todavía. La energía precisa para que las yemas vuelvan a brotar y se inicie la formación de las hojas, será precisamente ésta que ahora, antes de su senescencia, las plantas guardan en sus raíces y tallos. Maravilloso. No es cierto??? :D

Detengámonos un momento con dos términos que conviene aclarar y que forman parte importante de estos procesos adaptativos de nuestros rosales. Qué es la senescencia y qué es la abscisión? Voy a intentar explicarlo de nuevo con la ayuda de esta ilustración que he confeccionado. Espero que sea aclaratoria 
Entendemos por senescencia el deterioro que se produce junto con el envejecimiento y finalmente da lugar a la muerte de un órgano o de la planta en su totalidad. 
Las fases de desarrollo de las plantas transcurren por varias etapas: germinación de la semilla, juvenalia (cuando la planta todavía no es capaz de producir flores), madurez, floración y fructificación y senescencia (total en anuales y parcial en perennes).
Muchas plantas envejecen tras formación de semillas y de frutos momento tras el cual se produce un envejecimiento de la totalidad del ejemplar. Es el caso de las plantas anuales. 
Pero no en todas las plantas la senescencia se produce en todos sus tejidos. Por ejemplo en muchas de las plurianuales se produce la pérdida de las hojas pero no la muerte de la planta . 
En este tipo de plantas es frecuente que la senescencia se manifieste con una gradual merma del crecimiento y de su vitalidad. Aunque también es cierto que estas plantas pueden rejuvenecerse con una adecuada poda y con una buena fertilización o practicando una poda severa de la mayoría de las ramas provocando así el nacimiento de brotes basales que rejuvenecerán el arbusto.
En todo caso la senescencia puede ser floral, de frutos o foliar (en arbustos caducifolios) cuando las hojas ya no son rentables fotosintéticamente. Veremos este proceso formando parte de la adaptación de las plantas al frío.
Pero el proceso de senescencia no se produce por igual en toda la hoja. Así, para asegurar el transporte de los nutrientes que se reciclan de las hojas hacia las ramas y raíces los sistemas vasculares serán los últimos en envejecer.
La senescencia está programada genéticamente y en su inicio son los factores endógenos y ambientales los que la ponen en funcionamiento.
Son factores endógenos la edad (en las hojas por ejemplo, iniciándose con un descenso en la fotosíntesis que se produce en ellas), el estado reproductivo de la planta y la acción de los grupos hormonales (fitohormonas) que acabamos de comentar.
Pero también, tal como estamos comprobando, se encuentran los factores ambientales como desencadenantes de esta senescencia. Así el estrés de cualquier tipo, las infecciones por patógenos, la falta de luz, el déficit de nutrientes…son señales que provocaran su inicio.
Vemos como ante un deterioro de las condiciones en su entorno, las plantas responden deshaciéndose de las partes que ya no le son imprescindibles, recuperando previamente, eso sí, los nutrientes que se acumulan en ellos para guardarlos a modo de reservas alimenticias en raíces y tallos.
Qué es la abscisión de las hojas? Es el proceso de pérdida de las hojas que sufren muchas plantas sea por envejecimiento, enfermedad, estrés o simplemente como respuesta a cambios ambientales. Este proceso está controlado en gran parte por las fitohormonas que hemos visto anteriormente.
Una vez completado el proceso de senescencia (deterioro y muerte) la abscisión de las hojas es inevitable formándose una capa de abscisión en la base del peciolo por el que la hoja está unida a la rama. A medida que envejece la hoja la cantidad de auxina disminuye y de forma paralela se produce un aumento en la producción de ácido abscísico y etileno en la base de la hoja dando como resultado final el desprendimiento.
Como es lógico las mismas situaciones que favorecen la senescencia de las hojas (situaciones de estrés, falta de nutrientes, patógenos, etc.)  son las que favorecen la abscisión dado que ésta es el proceso final del envejecimiento previo.
En situaciones adversas climatológicamente hablando, la mayoría de hojas son incapaces de soportar las bajas temperaturas y en el caso de no producirse la abscisión se enfrentarían una muerte segura. Si las hojas no se preparan para esta situación de frío produciéndose previamente su senescencia antes de la caída, las heladas caerían sobre ellas sin haber podido aprovechar los nutrientes que guardan en su interior y éstos no podrían recuperarse y almacenarse en las partes que de la planta quedan vivas.
De otra parte de no producirse la abscisión para eliminar del todo las hojas, las hojas muertas acumuladas en la planta sombrearían e impedirían el paso de la luz para el nuevo crecimiento primaveral.

Bien, hasta aquí el endurecimiento o primer período de adaptación al frío pero qué ocurre cuando ya en invierno siguen bajando las temperaturas y sobrevienen heladas?

2.- EVITACIÓN DE LA CONGELACIÓN

Cuáles son los mecanismos de adaptación de algunas planta ante las heladas?
Nos situamos en un momento posterior de la temporada, ya a finales de otoño o comienzos del invierno, las heladas que se producen están en torno a -5º. Ante esta situación las plantas tienen dos mecanismos para evitar la congelación de sus tejidos:
2.1.- Descenso del punto de congelación.
Habíamos dicho que los nutrientes presentes en las hojas antes de su senescencia y abscisión eran recuperados por la planta y llevados por los sistemas conductores hacia las raíces y tallos que seguirán vivos en este momento del año. Allí se guardarán como reservas nutricionales.
Esta acumulación de azúcares cuyo origen, recordemos, estaba originado por un aumento de la producción de ácido abscísico y etileno, llevará a que el fluido intracelular (del interior de la célula) sea más denso debido a estos nutrientes que el fluido extracelular (agua en el espacio entre las células) permitiéndose algo extremadamente útil: bajar el punto de congelación del fluido intracelular. Es decir, aumentando la cantidad de solutos presentes en el interior de la célula, se produce una concentración más elevada que permitirá que la temperatura a la que se congele sea más baja.

2.2- Superenfriamiento
Ahora alguien pensará, pero si el agua se congela a 0º grados…por qué no se va a congelar ese fluido intracelular si llega a esa temperatura? Verdad? Bueno, esto es lo que pensé yo al comenzar a informarme jejejeje 
A ver…no, el agua no se congela siempre a 0º C. Ni siquiera en el agua pura se produce siempre la congelación a esa temperatura. El comportamiento de este fluido vital para el Planeta es complejo y en él influyen las condiciones físicas de su estado molecular. Pero para resumir quizás excesivamente diremos que el agua precisa de algunas partículas sobre las que comenzar a formarse los cristales de hielo. Estas partículas actúan como “catalizadores” alrededor de los cuales formen cristales de hielo las moléculas de agua.
Estos catalizadores pueden ser polvo bacterias, proteínas, etc. Y son denominados “INA”.  De no darse la presencia de estos INA el fluido celular puede llegar a temperaturas muy por debajo del punto de congelación sin que se produzca una congelación de modo inmediato. Sin estos núcleos sobre los que cristalizar el agua puede mantenerse en estado líquido en determinadas condiciones químicas incluso a -48º C antes de congelarse.
Esta situación de superenfriamiento es muy provisional. Es un mecanismo para evitar la congelación que a las plantas solo les resulta factible mantener unas pocas horas proporcionando una protección temporal contra la intensidad y duración de las heladas.
Vamos a complicar las cosas un poco más!! (por si no estaban suficientemente complicadas ya jajajajaj) Ayyyyy me apasionada ver de qué modo la Naturaleza tiene mecanismos maravillosos para mantener la vida…

3.- TOLERANCIA A LA CONGELACIÓN

Nos situamos ya en el momento de mayor rigor del invierno. Las heladas pueden llegar a producirse con temperaturas entre -5/-10º C. Qué pueden hacer las plantas ante estas temperaturas para sobrevivir?
Las plantas que se desarrollan en climas dónde se producen heladas rigurosas a diferencia de las que explicábamos anteriormente, en lugar de tratar de impedir la congelación, optan por controlar la formación de los cristales de hielo entre sus células. Aclaremos que las plantas pueden soportar la congelación de los fluidos en el espacio que rodea sus células no así la formación de cristales en su interior. De producirse éstos se producirían daños celulares irreversibles.
Se trata e plantas que llegan a endurecerse de tal forma que son capaces de soportar las consecuencias de la congelación del fluido intercelular y a la vez desarrollar cambios bioquímicos en sus membranas celulares que sean efectivos de tal manera que logren la no congelación de sus fluidos intracelulares.
Empecemos con el primer requisito: el desarrollo de una resistencia a cierto grado de desecación como consecuencia de la congelación producida en el espacio intercelular.
Con temperaturas realmente bajas, el fluido interno de las células, al tener mayor concentración de solutos no formará todavía cristales de hielo y  aumentará la concentración osmótica en su interior.
Por el contrario, en el espacio entre las células, se iniciará la cristalización. A continuación, por ósmosis, habrá una tendencia al trasvase de agua intracelular hacia el exterior para compensar. Esta pérdida de agua de la célula provocará un efecto muy semejante al que sufren las plantas por estrés hídrico. Se producirá un cierto grado de desecación, perdiendo turgencia la célula y encogiéndose. Sin embargo, esta desecación efecto de la congelación que se da entre los espacios celulares será una situación remontable para plantas con suficiente grado de endurecimiento. Cuando las heladas se mitiguen serán capaces de volver a recuperar el agua que sus células perdieron volviendo a un nivel de hidratación adecuado y las plantas se recuperarán.

Pero además de esta capacidad de recuperación de la desecación debido a la formación de cristales intercelulares sufriendo cambios en las propiedades físicas y en la composición de su membrana plasmática. Es decir su estrategia es aumentando la proporción de ácidos grasos insaturados de la membrana plasmática, lo que aumentaría su estabilidad durante la desecación.
Es decir, que su capacidad de resistencia implicaría la disminución del punto de congelación del citoplasma por la acumulación de azúcares y otras sustancias en la savia celular o por cambios en la estabilidad de la membrana celular que protege a las células contra daños a través de la desecación.
Creo que el siguiente gráfico que he confeccionado lo explica más claramente. Vemos en él como la presencia de proteínas anticongelantes que se enlazan sobre la superficie de los cristales de hielo impiden que aumente el tamaño de los mismos.
Pero a medida que la temperatura desciende, el agua intercelular se concentra más y más, provocando una pérdida de agua desde el interior de la célula hacia el exterior que conduce a cierta desecación de la misma.
En paralelo, dentro de la célula algunos solutos crioprotectores (como la glucosa, la urea, etc) se acumulan con el fin de igualar el desequilibrio entre interior y exterior y prevenir la pérdida de agua y los daños celulares. Por último, la presencia de acuaporinas (proteínas presentes en la membrana celular) regulan el flujo de agua con más rapidez que lo hace la propia membrana sea más permeable y que deje pasar el flujo de un lado a otro de la célula de modo selectivo contribuyendo así a soportar la congelación.


4.- DAÑOS CAUSADOS POR BAJAS TEMPERATURAS.

Qué ocurre cuando una planta no se ha aclimatado en el momento adecuado, cuando por su genética no está preparada para resistir la congelación? Cuales son los daños que puede originar las bajas temperaturas y las heladas? Y en todo caso, alguna de nuestras actuaciones como jardineros puede favorecer la resistencia al frío de nuestros rosales?
Asfixia. Aunque una buena capa de nieve sobre el suelo lo preserva ante las heladas, que la planta esté cubierta completamente de una capa de hielo o de nieve compacta durante largo tiempo, puede impedir la respiración causando daños irreparables.
Marchitamiento. Habíamos comentado en la primera parte de este artículo que mermar la cantidad de agua que aportamos a nuestros rosales a partir del otoño les ayudaría a entrar en latencia y con ello a que estén suficientemente endurecidos cuando lleguen las heladas.
Siendo cierto esto, hay límites. Veamos, las bajas temperaturas provocan de una parte la disminución de la permeabilidad de las membranas de las células de las raíces pero de otra, además, hace más viscosa el poco agua presente en el suelo haciendo difícil su absorción.
Por tanto aun teniendo en cuenta que hay que aplicar riegos mucho menos abundantes y por supuesto menos frecuentes a partir del otoño, debemos cuidar de que en el suelo no quede absolutamente seco. Los rosales al no presentar crecimiento precisan muy poca agua pero les resulta imprescindible siempre algo, por mínima que sea la cantidad.
No conviene por supuesto regar de noche o cuando está helando pero sí hacerlo durante una mañana soleada y muy de vez en cuando si no llueve en bastante tiempo. Durante las horas hasta que llegue la noche en la que se produzcan las heladas, el agua habrá tenido tiempo de llegar al alcance de las raíces y si tiene buen drenaje el suelo no habrá encharcamientos en la capa superior del mismo que provoquen su congelación.
Descalzamiento de los rosales. Este levantamiento del suelo se origina por la formación de cristales de hielo orientados verticalmente en la superficie del suelo. Estos cristales en su expansión puede provocar que el suelo se levante dejando al aire las raíces desprotegiéndolas frente a las heladas y provocando su desecación.
Un buen acolchado que preserve la superficie del suelo de las heladas constituirá una buena protección para nuestras plantas y evitará daños de este tipo.
Congelación de los tejidos  y con ello dañoso irreparables en las células vegetales de plantas no aclimatadas. Como vemos en el siguiente gráfico las plantas sometidas a las temperaturas normales de su época de crecimiento intercambian los fluidos existentes entre el interior de las células y los espacios entre ellas.
Como hemos visto a lo largo del artículo los cristales de hielo comienzan a formarse en los espacios intercelulares. La formación de estos cristales provocará, debido  la ósmosis, que la concentración del agua del espacio entre las células aumente con lo que dará lugar a que el fluido intracelular se desplace hacia esa zona para lograr de nuevo el equilibrio pero provocando a la vez la desecación del interior de la célula.

Si los cristales siguen creciendo lo harán a expensas de más y más agua que saldrá del interior de las células. Ésta se encogerá cada vez más y su membrana se tornará rígida. La célula alcanzará su tamaño mínimo y los cristales pueden lacerar y romper la estructura física de la membrana con lo que se originará la muerte celular. Esta situación provocará necrosis y según el grado en que la planta esté afectada, la muerte de la planta completa.

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Anímate a dejar tu opinión !! Tu comentario siempre será bienvenido