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Ecofisiología vegetal y estrés ambiental

Las plantas son los principales organismos respon-sables de que la Tierra contenga vida tal y como la cono-cemos. La fisiología vegetal es una disciplina que pre-tende describir los mecanismos del funcionamiento de lasplantas que subyacen a las observaciones ecológicas. Enotras palabras, los ecofisiólogos estudian las bases del con-trol del crecimiento, la reproducción, la supervivencia,abundancia, distribución geográfica de las plantas yademás cómo estos aspectos son condicionados por elambiente físico y químico y por la interrelación con losdistintos tipos de organismos vivos que rodean a lasplantas. Desde el momento en que una planta comienzasu vida y hasta su muerte existen diferentes procesos orga-nizados que la hacen crecer, incrementar su complejidade iniciar cambios cualitativos en su crecimiento, comopueden ser la formación de flores o frutos en una épocadel año y el desprendimiento de las hojas en otros.

En situaciones tanto naturales como agrícolas estánfrecuentemente expuestas a condiciones ambientales (fac-tores ambientales) que les generan estrés. El estrés se defi-ne generalmente como un síntoma generado por la acciónde un factor externo que ejerce una influencia desfavora-ble en la planta. En la mayoría de los casos, el estrés semide en relación a las tasas de supervivencia, el rendi-miento y el crecimiento de la especie de interés.

Lic. M. Sc. Santiago A. Varelasvarela@bariloche.inta.gov.arGrupo de Ecología Forestal-Laboratorio de EcofisiologíaINTA EEA Bariloche

LA ECOFISIOLOGÍA LA ECOFISIOLOGÍA

VEGETAL: UNA DISCIPLINAVEGETAL: UNA DISCIPLINA

QUE NOS PERMITE TOMARQUE NOS PERMITE TOMAR

DECISIONES DE MANEJODECISIONES DE MANEJO

ANTE CONDICIONESANTE CONDICIONES

AMBIENTALES AMBIENTALES

DESFAVORABLESDESFAVORABLES

Las condiciones ambienta-

les que rodean a las plantas

pueden en algunos casos

generar estrés afectando su

crecimiento, productividad,

supervivencia y reproduc-

ción. Evolutivamente, las

plantas han desarrollado

mecanismos de respuesta al

estrés, otorgándoles diferen-

tes aptitudes para hacer

frente a un entorno desfavo-

rable. Existen plantas muy

susceptibles y plantas muy

resistentes.

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Algunos de los factores ambienta-les (Fig. 1), tales como la temperatura delaire, pueden llegar a generar estrés enpocos minutos; otros, como el contenidode agua del suelo pueden tardar días osemanas, y factores tales como la falta denutrientes en el suelo pueden tardar meses.

La acción de los distintos factoresambientales generadores de estrés jueganasí un papel importante en determinar olimitar la distribución y las tasas de creci-miento y supervivencia de las especies deplantas en un cierto ambiente.

Figura 1. Esquema mostrando algunos de los factores bióticos (biológicos) y abióticos(ambientales) generadores de estrés en vegetales.

Entender los procesos por los cua-les se generan daños por estrés y los meca-nismos de respuesta de las plantas al estrésambiental es de inmensa importancia parala agricultura y el medio ambiente engeneral.

Medición del estado hídrico de una planta someti-da a un ensayo de estrés

¿Qué pretendemos contestar/mejorar con la ecofisiología vegetal?

El estudio de los mecanismos de aclimatación y adaptación permite tomar decisionesprácticas que optimicen el desarrollo y crecimiento de las plantas.

Existen numerosas motivaciones para estudiar la fisiología de las plantas bajoestrés (ecofisiología), de las cuales nombraremos aquí las que consideramos más impor-tantes:

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(a) en primer lugar, el conocimiento de losfactores de estrés en los vegetales puederesultar crucial para la elaboración demodelos que permitan predecir o explicarla respuesta de las plantas ante un determi-nado factor de estrés. Por ejemplo, prede-cir posibles efectos de las sequías o cam-bios marcados de temperatura y su efectosobre las tasas de supervivencia y creci-miento de las especies vegetales. A esteconcepto de “desarrollo de modelos pre-dictivos” se suma también el de “toma dedesiciones”, pudiendo por ejemplo utili-zarse esta información para la selección deunas u otras especies para un determinadositio de plantación, densidades y pautas demanejo en función de minimizar el efectode daño de un determinado factor deestrés. Como ejemplo, con los resultadosobtenidos a través de las distintas líneas deinvestigación en el grupo de EcologíaForestal del INTA se han desarrolladomodelos matemáticos que permiten simu-lar los procesos que intervienen en la pro-ductividad de los sistemas forestales. Unode estos modelos simula la productividadanual de pastos (Festuca pallescens) ypinos (Pinus ponderosa) en períodos anua-les durante un total de 40 años (turno decorta). El objetivo del modelo es estimaruna productividad promedio bajo los esce-narios climáticos y de manejo elegidos porel usuario.

Es por ello que no tiene como obje-tivo ser un modelo predictivo de la produc-tividad de un sitio en particular, sino unmodelo explicativo que permita compren-der tendencias generales en la respuesta delos sistemas al clima y el manejo. Otromodelo es el de simulación de fijación decarbono de plantines (Brinzal v 1.0).

Este modelo tiene como objetivo elde conformar una herramienta educativapara facilitar la enseñanza en conjunto deconceptos de silvicultura y ecofisiología.Simula la disponibilidad de recursos, lafijación de Carbono y el crecimiento total

de un plantín bajo distintos escenarios.Dichos escenarios pueden conformarsevariando la estructura del bosque, las con-diciones climáticas, el tipo de suelo y laslimitantes hidráulicas y bioquímicas de lafijación de Carbono.

(b) desde una perspectiva ecofisiológica, elanálisis de la interacción de las plantas conlos factores ambientales es fundamentalpara comprender la distribución de lasespecies en los diferentes ecosistemas. Esdecir que es necesario poder contestar lapregunta ¿por qué está aquí esta especie yno otra? (Fig.2) En función de éste (y otros)objetivos, el proyecto de “Domesticaciónde Especies Forestales Nativas Patagónicascon Aptitud Forestal”, línea de investiga-ción en desarrollo conjunto entre el Grupode Ecología Forestal, la Unidad deGenética Ecológica y MejoramientoForestal y el grupo de Silvicultura del INTABariloche, evalúa aquellos mecanismosecofisiológicos que proveen informaciónsobre las condiciones necesarias para laproducción de Roble Pellín (Nothofagusobliqua) y Raulí (Nothofagus nervosa) conparticular énfasis en sus requerimientoslumínicos, hídricos y térmicos. Dichainformación es útil para el desarrollo yvalidación de protocolos para obtenerplantas adaptadas a distintas condicionesambientales. Al integrarse la informacióngenerada la idea final es desarrollar criterios sencillos y fáciles de mediciónque sirvan para la selección de individuoscon características adecuadas para su usoen plantaciones comerciales y para ladeterminación de áreas potenciales deimplantación.

(c) el rendimiento (crecimiento) de lasespecies vegetales está fuertemente limita-do por el impacto de distintos factores deestrés ambiental, así desde el punto devista productivo no importa sólo que unadeterminada especies sobreviva ante

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factores de estrés ambiental sino tambiénque su crecimiento sea acorde a la activi-dad productiva planteada (Fig. 2). De estaforma pueden integrarse los dos puntosantes mencionados y hacerse una evalua-ción desde un punto de vista económicode una determinada actividad productiva.

Los estudios en ecofisiología se basan en la medicióncon diversos tipos de equipamiento. En la foto, se mues-tra por ejemplo un equipo para medir fotosíntesis.

Figura 2. Relación entre el n° de individuos y dis-tintos estados de una variable ambiental generadora

de estrés o intensidad del factor ecológico: A: Ausenciade la especie; B: Rara vez se encuentra; C: Optimo ysubóptimos.

Figura 3. Relación entre el número de individuos ydistintas intensidades de un factor ambiental, y la res-

puesta de especies susceptibles (eurioicas) y tolerantes(estenoicas).

Para cada factor ambiental es posi-ble dividir los organismos en dos categorí-as (Fig. 3): aquellos que presentan una tole-rancia amplia (organismos estenoicos) yaquellos que presentan una tolerancia bajafrente a un determinado factor ambiental(organismos eurioicos).

El crecimiento y productividad delas plantas en Patagonia se ven afectadospor el estrés hídrico, las bajas o altas tem-peraturas y los altos niveles de radiación.La cuantificación de estos efectos a travésde estudios ecofisiológicos permite el dise-ño de normas de manejo que mejoren elrepoblamiento y la recuperación de losecosistemas degradados o la utilización deespecies con fines productivos. Por otrolado la ecofisiología puede ser una herra-mienta básica en los programas de mejora-miento genético para el desarrollo de crite-rios de selección. Como ejemplo de estosúltimos puntos pueden mencionarse losestudios en respuesta a estrés que se llevana cabo en distintas especies forestales(tanto nativas como exóticas) en la EEA delINTA Bariloche. Este último punto se basaen que los individuos que mejor toleren elestrés podrán multiplicarse y su descen-dencia heredará en algún grado dicha apti-tud, pudiendo seleccionarse material más“apto” en función de determinadas carac-terísticas ambientales.

La ecofisiología está así contribu-yendo con información valiosa que nospermite cada vez más entender el funcio-namiento de especies vegetales económi-camente relevantes en la Patagonia. Esteentendimiento es clave para llevar a lapráctica la potencialidad productiva queconllevan, haciendo un aporte cierto aldesarrollo de la región.