Estrés mecánico en angiospermas marinasrespuestas morfológicas, biomecánicas y de composición estructural

Resumen

La respuesta de las angiospermas marinas al estrés mecánico causado por la hidrodinámica, así como por otros factores ambientales, ocurre durante el proceso de selección evolutiva (adaptaciones) o a través de ajustes frente a las fluctuaciones temporales y espaciales (aclimatación), permitiendo equilibrar los efectos del estrés ambiental durante el lapso de vida. La capacidad para hacer frente a este estrés determina la colonización, supervivencia, crecimiento y, por tanto, los patrones de distribución de estas especies. Esta habilidad reside en las características morfológicas, dinámicas y mecánicas, siendo relativamente conocidas las dos primeras en angiospermas marinas. El objetivo de esta Tesis es investigar e interconectar una serie de atributos a diferentes niveles (morfológico, biomecánico, dinámico y de composición estructural) para entender cómo las angiospermas marinas responden a las limitaciones impuestas por el estrés mecánico, tanto a nivel de adaptación como de aclimatación. Los resultados de esta Tesis evidencian una convergencia evolutiva paralela en el diseño mecánico de los módulos epigeos a lo largo de las tres líneas evolutivas de angiospermas marinas, de igual forma que ocurre con el alto grado de homogeneidad en la morfología. Una combinación de determinadas características morfológicas y biomecánicas han podido ser seleccionadas en la adaptación al medio marino de diferentes especies de angiospermas. Cuando se compararon con un grupo de plantas terrestres, las angiospermas marinas presentaron tejidos más elásticos para una misma resistencia en tensión, lo que refleja una optimización en las propiedades biomecánicas de éstas plantas. Además, los mecanismos de adaptación a la hidrodinámica conllevan una alta capacidad de reconfiguración para minimizar las fuerzas de arrastre ejercidas sobre los haces de las plantas. En este proceso, la parte basal del haz y la flexibilidad de las hojas juegan un importante papel. Todas estas características son típicas de la estrategia de evasión de organismos acuáticos para hacer frente al estrés mecánico. El diseño biomecánico puede conllevar costes de construcción y trade-offs, que pueden limitar la inversión de recursos para otros mecanismos importantes de la planta, como son el crecimiento y la reproducción. El diseño biomecánico puede tener importantes implicaciones ecológicas como la reducción en la presión por herbivoría debido a la defensa estructural que confiere el fortalecimiento de las hojas, la cual está correlacionada con un bajo valor nutricional. Las angiospermas marinas responden también a los factores ambientales mediante aclimatación. Se observó una respuesta jerárquica frente a la combinación de estrés hidrodinámico y por luz, siendo la luz el factor predominante en la aclimatación. Se observó también que el tejido foliar se aclimata a la heterogeneidad ambiental, tanto espacial como temporal, modificando su morfología y propiedades mecánicas. En resumen, la presente Tesis innova en el campo de la biomecánica, que posee un extensa literatura en plantas terrestres y macroalgas, pero que había sido raramente estudiada en ecología de angiospermas marinas. Las conclusiones obtenidas en la Tesis plantean la importancia del diseño biomecánico para entender cómo las angiospermas marinas responden al estrés ambiental, incluyendo factores abióticos (principalmente hidrodinámica) y bióticos (herbivoría); y la importancia de los trade-offs asociados al aumento de la resistencia de las hojas. Estudios adicionales son necesarios para comprender los factores ambientales que controlan este diseño mecánico en las angiospermas marinas y su aclimatación, así como los costes energéticos, los subsiguientes trade-offs y su implicación en la ecología de las plantas.