Un estudi amb científics del CSIC, el CREAF i la Universitat d'Anvers conclou que les plantes sotmeses a pressió evolutiva, com la falta de nutrients, han desenvolupat la pràctica de la alternança de producció com a resposta. La alternança de producció és un fenomen reproductiu caracteritzat per la variabilitat interanual en la producció de llavors pels individus d'una població o comunitat, com l'alzina o el roure.
La pol·linització o els depredadors són algunes de les hipòtesis que la comunitat científica havia formulat en el passat per explicar per què algunes plantes es salten els cicles reproductius anuals. Aquest fenomen, conegut com alternança de producció, sempre ha estat una de les grans incògnites de la natura sense resposta. Ara, un estudi publicat a Nature Plants i liderat per Marcos Fernández-Martínez (PLECO, Universitat d'Anvers) i Josep Peñuelas, científics de la Unitat d'Ecologia Global del CSIC al CREAF, ofereix noves pistes.
L'equip d'investigació ha conclòs que les plantes amb escassetat de nutrients han desenvolupat la alternança de producció davant la manca de recursos suficients per a una reproducció anual. Amb aquestes limitacions, a aquestes espècies els resulta més profitosa una reproducció massiva a intervals irregulars. La pràctica de l'alternança es considera una paradoxa evolutiva, ja que saltar-se els cicles reproductius anuals és tenir menys oportunitats de supervivència.
“Suposa un desavantatge en termes evolutius, ja que invertir tots els esforços en uns pocs anys és una jugada arriscada”, indica Marcos Fernández-Martínez sobre la alternança com a estratègia. “La planta ho fa quan necessita anys per acumular els recursos i nutrients necessaris per a reproduir-se, i no li queda altre remei que fer-ho de forma massiva per assegurar la reproducció”, afegeix.
Els cicles biogeoquímics de nitrogen i fòsfor de les plantes
Les concentracions foliars de nitrogen (N) i fòsfor (P) a la planta són patrons que indiquen la intensitat de l’alternança de producció. El nitrogen és el nutrient principal per a la reproducció i el creixement vegetal, així com el fòsfor és essencial per optimitzar l'ús d'aigua de la planta. Per a la investigació, els científics han contrastat les concentracions foliars de tots dos elements en més de 200 espècies diferents de plantes de tots els continents.
L'anàlisi ha demostrat que la relació de nivells entre els dos elements té un impacte directe en el mecanisme reproductiu. Una baixa concentració de tots dos dóna lloc a un comportament d'alternança més intens. Aquests nivells són indicadors d'un ambient desfavorable per al creixement de la planta, com és el cas de sòls poc fèrtils.
El clima i les precipitacions són factors d'influència en els cicles reproductius
“Una de les hipòtesis inicials és que, en climes més variables, la producció de llavors també és més variable”, assenyala Josep Peñuelas sobre una altra de les hipòtesis que manejaven. El científic afegeix que han comprovat que “en climes on la variabilitat interanual en la precipitació és més elevada, les plantes tendeixen a presentar una producció de llavors més variable entre anys”.
L'estudi amb participació del CSIC ha demostrat que els nivells de precipitacions d'una zona determinen la variabilitat de la producció de llavors.
A més, es preveu que el canvi climàtic provoqui més episodis de sequera a la regió Mediterrània. Un fet que reduiria la disponibilitat de nitrogen i augmentaria la variabilitat de les precipitacions, cosa que podria alterar els cicles de producció de llavors. Això comportarà canvis en la densitat de població de depredadors d'aquestes llavors, el que potencialment pot modificar tota la xarxa tròfica dels ecosistemes.
Article de referència: Fernández-Martínez, M., Pearse, I., Sardans, J. et al. Nutrient scarcity as a selective pressure for mast seeding. Nat. Plants (2019) DOI: 10.1038/s41477-019-0549-y
Sabela Rey Cao – Unitat de Comunicació de la Delegació del CSIC a Catalunya