También hay competencia entre las plantas y es una competencia que se parece mucho a la que existe entre sociedades humanas (no entre individuos).
Como si los habitantes de otro país fueran de una especie distinta, los humanos somos tribales. Y la razón de esa tribalidad está hoy bien entendida: la supervivencia individual depende en altísima medida del grupo al que uno pertenece. Si el grupo desaparece (por inanición, por la acción de depredadores o por factores ambientales), el individuo desaparece. Cuando la rivalidad intergrupos se hace suficientemente intensa (porque hay competencia por los recursos de un territorio), también deben hacerlo los mecanismos genéticos y culturales que nos permitan cooperar más estrechamente entre los miembros de un mismo grupo para estar en condiciones de ganar en la competencia con otros grupos. Los grupos que mejor cooperan, ya lo intuyó Darwin, acaban derrotando a los que lo hacen peor.
Pues bien, entre las plantas sucede algo parecido, solo que la competencia es entre especies distintas y la ‘cooperación' es entre las especies que dominan un bioma y es, naturalmente, resultado de la Evolución genética, no de la evolución cultural.
Las especies de un bioma – en este caso el fynbo – han desarrollado una estrategia para defenderse frente a la invasión de su hábitat por otras especies vegetales – las del bosque templado africano. Cómo es esa estrategia es lo que resulta fascinante.
Primero, el abstract del artículo:
Hallazgos recientes apuntan a los rasgos de las raíces de las plantas como potencialmente importantes para dar forma a los límites de los biomas y para mantener las comunidades vegetales en su interior. Examinamos dos hipótesis: 1) Las estrategias de las plantas de desarrollar raíces delgadas podrían verse favorecidas en biomas con suelos bajos en nutrientes; y 2) estas estrategias pueden actuar, junto con los incendios, para mantener nítidos los límites entre el bioma de fynbos y el de bosques templados en Sudáfrica.
Estos biomas difieren en biodiversidad, rasgos vegetales y fisonomía, pero coexisten como estados estables alternativos en el mismo sustrato geológico y en las mismas condiciones climáticas.
Realizamos un experimento de campo de 4 años para examinar la capacidad de las especies forestales para invadir los Fynbos en función de (i) los nutrientes que limitan el crecimiento y (ii) la competencia subterránea planta-planta.
Nuestros resultados apoyan ambas hipótesis:
Primero, encontramos marcadas diferencias en el bioma en los rasgos de la raíz. Así, las especies presentes en el fynbo presentan las raíces más delgadas reportadas de cualquier bioma del mundo.
Segundo, nuestra manipulación experimental demostró que la intensa competencia subterránea inhibe la capacidad de las especies forestales para invadir el fynbo. Contra lo que cabía esperar, es el nitrógeno el recurso que decidió el resultado de la lucha competitiva entre las especies. A pesar del hecho conocido de que el crecimiento de las especies en el fynbo está limitado por la pobreza en fósforo del terreno.
Estos hallazgos identifican un mecanismo de retroalimentación entre un rasgo de una especie y un recurso ambiental. Según este mecanismo, la mayoría de las especies poseen rasgos adaptativos que modifican los recursos del suelo a favor de su propia supervivencia al tiempo que disuaden a las especies invasoras.
Nuestros hallazgos desafían la noción de larga data de que los límites del bioma dependen principalmente de restricciones abióticas externas y, en su lugar, hemos podido identificar un mecanismo biótico interno (una retroalimentación selectiva entre rasgos, competencia planta-planta y condiciones del ecosistema) que, junto con los incendios, puede actuar para mantener los límites entre biomas.
La explicación.
O sea, que es la competencia entre especies la que produce un efecto ‘macro’ y es la división en el territorio entre biomas: el fynbo y el bosque. Cada especie se queda en el territorio mejor adaptado a sus necesidades y no invade el de la especie ‘rival’. Las raíces finas y largas son una estrategia exitosa para plantas en terrenos pobres en nutrientes porque, cuanto más finas y largas, mayor es la superficie de las raíces en contacto con la tierra y, por tanto, mayor el ‘territorio’ o más intensa la ocupación del territorio del que extraer agua y nutrientes para la planta. Si resulta que las especies que dominan los fynbos tienen las raíces más finas del planeta, es porque el suelo es el más pobre en nutrientes del planeta (ceteris paribus). Mantener el suelo así de ‘pobre’ puede ir en el interés de las especies que ocupan ese terreno si impide a las especies de los biomas vecinos invadirlo. Del mismo modo, una mayor resistencia al fuego puede impedir la estabilización de esas especies competidoras.
Lo que los autores descubren es que el suelo del fynbo se caracteriza por ser uno de los más pobres en fósforo y en nitrógeno de cualquier bioma presente en el planeta. La razón es que la descomposición de la lignina es lenta y lo es también el reciclaje (la conversión de la lignina) de nutrientes y por bajas reservas de materia orgánica del suelo.
En contraste, el bioma del Bosque Afrotemperado se define por una acumulación sustancial de materia orgánica del suelo y nutrientes unidos a lo orgánico, lo que, a su vez, apoya altas tasas de reciclaje de plantas, suelos y nutrientes. Basándonos en la hipótesis de Ma et al., esperaríamos que estas marcadas diferencias en las condiciones de los recursos del suelo dieran como resultado rasgos divergentes de raíces subterráneas en la zona limítrofe entre los dos biomas.
¿Y cómo consiguen las especies del fynbo mantener a raya a las especies del bosque temperado? Fascinante: son realmente perversas las estrategias ¡de las plantas!
las especies de plantas poseen rasgos que promueven incendios... Estos incendios, a su vez, son lo suficientemente calientes como para inducir condiciones de suelo severamente pobres en nutrientes al volatilizar el suelo y el nitrógeno orgánico de las plantas y aumentar la probabilidad de que el fósforo pueda filtrarse del perfil del suelo después de eventos de lluvia
¿Qué necesitan las especies del bosque? Nitrógeno. Los incendios eliminan el nitrógeno y, con ellos, dificultan la invasión. Pero hay más: las especies del fynbo tienen que ganar a las del bosque en la competencia por nutrientes en un terreno tan pobre en ellos como las zonas costeras. ¿Cómo lo hacen?
…la retroalimentación solo puede funcionar si los rasgos adaptados al fuego sobre el suelo se combinan sistemáticamente con rasgos subterráneos que permiten a las especies de plantas Fynbos superar a cualquier planta invasora del cercano Bosque Afrotemperado… la comunidad vegetal del bosque depende de condiciones que favorezcan la acumulación significativa de una reserva orgánica de nutrientes del suelo, que, a su vez, puede facilitar el ciclo activo de nitrógeno y fósforo entre la planta y los componentes del suelo del ecosistema.
y estos rasgos subterráneos son las raíces largas y finas: raíces largas y finas permiten a las especies del fynbo ser unos competidores feroces y ‘rechazar al enemigo invasor’: sus raíces son las más finas y las más densas, mucho más que las de las especies del bosque.
En el experimento, los científicos pusieron ‘a competir’ a especies del bosque con especies del fynbo en territorio fynbo. Y lo que encontraron fue que
“la adición de nitrógeno por sí sola aumentó la tasa de crecimiento de los árboles en más de cinco veces. En contraste, la adición de fósforo no tuvo un efecto estadísticamente detectable sobre el crecimiento de los árboles, a pesar de las condiciones severamente pobres en fósforo del suelo de Fynbos… Finalmente, la adición combinada de nitrógeno y fósforo no produjo una respuesta de crecimiento más allá de lo que se esperaría de la adición de nitrógeno solo
O sea que la estrategia vencedora para las plantas de fynbo es mantener el suelo muy pobre en nitrógeno (lo que consiguen a través de los incendios según se ha visto) y ser más eficientes en la captación de nutrientes (a través de una red más densa de raíces más finas y largas).
La estrategia no puede ser más sofisticada porque al combinar ambos mecanismos, hacen mucho más difícil al ‘enemigo’ asaltar la ‘fortaleza’. Las especies asaltantes tienen que resolver
simultáneamente los desafíos impuestos por los escasos recursos del suelo y los incendios. A lo largo del tiempo evolutivo, puede ser difícil para las especies forestales resolver ambos desafíos ya que 1) el fuego no actúa como un agente selectivo común en el bosque, y 2) el suministro de nitrógeno (y otros nutrientes) de la mineralización sostenida de la materia orgánica del suelo no selecciona los rasgos de la raíz que favorecen la capacidad de las plantas para competir eficazmente por los nutrientes a bajas concentraciones del suelo.
Piensen en estrategias militares como la de quemar los pastos que necesitarán los invasores a caballo o la del ejército ucraniano de separar los blindados de un convoy de los camiones que transportan el combustible y la comida para los soldados. O piensen en los pobres invasores chinos del Tibet asfixiándose a 5000 metros de altitud mientras los tibetanos respiraban con total tranquilidad. O en los pobres incas diezmados por la viruela incluso antes de que los inmunizados conquistadores llegaran a Machu Pichu.
Mingzhen Lu et al, Biome boundary maintained by intense below ground resource competition in world’s thinnest-rooted plant community, 2022
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