Imagen: MrsBrown. Fuente: Pixabay.
La mayoría de los organismos vivos adaptan su comportamiento al ritmo del día y la noche. Las plantas no son una excepción: las flores se abren por la mañana, y algunas hojas de los árboles se cierran durante la noche.
Los investigadores han estado estudiando el ciclo de día y noche en las plantas durante mucho tiempo: el sueco Carlos Linneo observó en el siglo XVIII que las flores siguen abriéndose y cerrándose en un sótano oscuro, y Darwin registró el movimiento nocturno de las hojas y tallos de las plantas y lo llamó "sueño".
Pero aún hoy en día, este tipo de estudios sólo se han realizado con pequeñas plantas cultivadas en macetas, y nadie sabía si los árboles duermen también. Ahora, un equipo de investigadores de Austria, Finlandia y Hungría ha medido el movimiento del sueño de árboles adultos utilizando una serie temporal de nubes de puntos escaneados por láser, que constan de millones de puntos cada una.
"Nuestros resultados muestran que todo el árbol se inclina durante la noche, lo cual puede ser visto como un cambio de posición de las hojas y las ramas", dice Eetu Puttonen (del Instituto de Investigación Geoespacial Finlandés). "Los cambios no son demasiado grandes, sólo de hasta 10 centímetros en árboles con una altura de unos 5 metros, pero eran sistemáticos y dentro de la precisión de nuestros instrumentos".
Para descartar efectos del clima y la ubicación, el experimento se realizó dos veces con dos árboles diferentes. El primer árbol fue examinado en Finlandia y el otro en Austria. Ambas pruebas se realizaron cerca del equinoccio solar, bajo condiciones de calma sin viento ni condensación.
Se observó que las hojas y las ramas caen poco a poco, y alcanzan la posición más baja un par de horas antes del amanecer. Por la mañana, los árboles vuelven a su posición original en unas pocas horas. No está claro aún si son "despertados" por el sol o por su propio ritmo interno.
"A nivel molecular, el campo científico de la cronobiología está bien desarrollado, y en especial los antecedentes genéticos de la periodicidad diaria de las plantas han sido ampliamente estudiados", explica András Zlinszky, del Centro de Investigación Ecológica de la Academia de Ciencias de Hungría. "El movimiento de las plantas siempre está muy relacionado con el balance hídrico de las células individuales, que se ve afectado por la disponibilidad de luz a través de la fotosíntesis. Pero los cambios en la forma de la planta son difíciles de documentar incluso para pequeñas hierbas, dado que la fotografía clásica utiliza la luz visible, que interfiere con el movimiento del sueño".
Los investigadores han estado estudiando el ciclo de día y noche en las plantas durante mucho tiempo: el sueco Carlos Linneo observó en el siglo XVIII que las flores siguen abriéndose y cerrándose en un sótano oscuro, y Darwin registró el movimiento nocturno de las hojas y tallos de las plantas y lo llamó "sueño".
Pero aún hoy en día, este tipo de estudios sólo se han realizado con pequeñas plantas cultivadas en macetas, y nadie sabía si los árboles duermen también. Ahora, un equipo de investigadores de Austria, Finlandia y Hungría ha medido el movimiento del sueño de árboles adultos utilizando una serie temporal de nubes de puntos escaneados por láser, que constan de millones de puntos cada una.
"Nuestros resultados muestran que todo el árbol se inclina durante la noche, lo cual puede ser visto como un cambio de posición de las hojas y las ramas", dice Eetu Puttonen (del Instituto de Investigación Geoespacial Finlandés). "Los cambios no son demasiado grandes, sólo de hasta 10 centímetros en árboles con una altura de unos 5 metros, pero eran sistemáticos y dentro de la precisión de nuestros instrumentos".
Para descartar efectos del clima y la ubicación, el experimento se realizó dos veces con dos árboles diferentes. El primer árbol fue examinado en Finlandia y el otro en Austria. Ambas pruebas se realizaron cerca del equinoccio solar, bajo condiciones de calma sin viento ni condensación.
Se observó que las hojas y las ramas caen poco a poco, y alcanzan la posición más baja un par de horas antes del amanecer. Por la mañana, los árboles vuelven a su posición original en unas pocas horas. No está claro aún si son "despertados" por el sol o por su propio ritmo interno.
"A nivel molecular, el campo científico de la cronobiología está bien desarrollado, y en especial los antecedentes genéticos de la periodicidad diaria de las plantas han sido ampliamente estudiados", explica András Zlinszky, del Centro de Investigación Ecológica de la Academia de Ciencias de Hungría. "El movimiento de las plantas siempre está muy relacionado con el balance hídrico de las células individuales, que se ve afectado por la disponibilidad de luz a través de la fotosíntesis. Pero los cambios en la forma de la planta son difíciles de documentar incluso para pequeñas hierbas, dado que la fotografía clásica utiliza la luz visible, que interfiere con el movimiento del sueño".
Movimiento de un árbol entre el día y la noche. Fuente: Universidad Técnica de Viena.
Láser
Con un escáner láser, la perturbación para la planta es mínima. Los escáneres utilizan luz infrarroja, que se refleja en las hojas. Los puntos individuales de una planta solamente se iluminan durante fracciones de segundo. Con esta técnica de escaneo láser, un árbol de tamaño completo se puede cartografiar de forma automática en cuestión de minutos con una resolución inferior al centímetro.
"Creemos que las nubes de puntos de escaneo láser nos permitirán desarrollar una comprensión más profunda del patrón de sueño de las plantas y ampliar el alcance de nuestras mediciones desde plantas individuales a áreas más grandes, como huertos o parcelas de bosque", dice Norbert Pfeifer, de la Universidad Técnica de Viena (Austria), en la nota de prensa de ésta.
"El próximo paso será recolectar nubes de puntos de los árboles de forma repetida y comparar los resultados con las mediciones de uso de agua durante el día y la noche", dice Eetu Puttonen. "Esto nos dará una mejor comprensión del uso diario de agua de los árboles y su influencia en el clima local o regional."
Con un escáner láser, la perturbación para la planta es mínima. Los escáneres utilizan luz infrarroja, que se refleja en las hojas. Los puntos individuales de una planta solamente se iluminan durante fracciones de segundo. Con esta técnica de escaneo láser, un árbol de tamaño completo se puede cartografiar de forma automática en cuestión de minutos con una resolución inferior al centímetro.
"Creemos que las nubes de puntos de escaneo láser nos permitirán desarrollar una comprensión más profunda del patrón de sueño de las plantas y ampliar el alcance de nuestras mediciones desde plantas individuales a áreas más grandes, como huertos o parcelas de bosque", dice Norbert Pfeifer, de la Universidad Técnica de Viena (Austria), en la nota de prensa de ésta.
"El próximo paso será recolectar nubes de puntos de los árboles de forma repetida y comparar los resultados con las mediciones de uso de agua durante el día y la noche", dice Eetu Puttonen. "Esto nos dará una mejor comprensión del uso diario de agua de los árboles y su influencia en el clima local o regional."
Referencia bibliográfica:
Eetu Puttonen, Christian Briese, Gottfried Mandlburger, Martin Wieser, Martin Pfennigbauer, András Zlinszky, Norbert Pfeifer: Quantification of Overnight Movement of Birch (Betula pendula) Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning. Frontiers in Plant Science (2016). DOI: 10.3389/fpls.2016.00222.
Eetu Puttonen, Christian Briese, Gottfried Mandlburger, Martin Wieser, Martin Pfennigbauer, András Zlinszky, Norbert Pfeifer: Quantification of Overnight Movement of Birch (Betula pendula) Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning. Frontiers in Plant Science (2016). DOI: 10.3389/fpls.2016.00222.