Los árboles caducifolios transforman el otoño en un estación de asombrosa belleza. Antes del rigor del invierno nos regalan un estallido de color espectacular. Si quieres conocer la biología y la química de la caída de las hojas en otoño, este es tu hilo.
1 Los hojas les caen a los árboles de hoja ancha y caduca que de forma silvestre se sitúan a una latitud inferior a los 45º N, donde en invierno imperan temperaturas frías y con una precipitación mínima anual de 100 cm. Los bosques caducifolios en Europa se extienden más hacia el norte, llegando hasta los 55º N. Ello es debido principalmente a la corriente templada del gofo. Y como os comenté que necesitan mucha lluvia, estos no se dan en la costa oeste de América ni el centro de Eurasia que son más secos y continentales.
2 Por encima de esa latitud tenemos a los bosques boreales donde la vegetación debe soportar vientos gélidos y por debajo de 30º N la temperatura en invierno no es fría, sino templada y los árboles no necesitan perder sus hojas.
3 Los árboles de hoja perenne pueden aferrarse a sus hojas durante el invierno porque su follaje está recubierto de una cera que les ayuda a protegerse contra el frío y sus tejidos contienen anticongelantes que evitan los peores males del invierno.
4 Por contra los árboles caducifolios carecen de anticongelantes en sus fluidos por lo que los finos vasos de las hojas se dañarían con la bajada de temperatura. Además, los árboles ahorran energía al deshacerse de ellas, por lo que las condena a caer al finalizar el verano.
5 Gracias a fotorreceptores como el fitocromo (luz roja) y el criptocromo (azul), los árboles pueden registrar cambios de duración del día de tan solo media hora y sufren cambios químicos y físicos que hacer caer a las hojas produciendo esas tonalidades otoñales
6 ¿Qué papel juegan los pigmentos en estas maravillosas coloraciones?
Además de hacer vistosas a las plantas, los pigmentos son moléculas fundamentales para ellas pues absorben la energía solar para transformarla en energía química y están organizados junto con proteínas en complejos llamados fotosistemas.
7 El primero de los pigmentos son las clorofilas, que absorben longitudes de onda azules y rojas, de ahí su color verde. Se componen de una cola hidrófoba que se inserta en la membrana del tilacoide y una cabeza de anillo de porfirina que absorbe la luz.
8 Curiosamente la porfirina de la clorofila es similar a la porfirina del grupo hemo de la hemoglobina, la diferencia es que en las clorofilas el átomo central es de magnesio y el el hemo el hierro.
9 Sin embargo, las clorofilas son tan importantes como frágiles. De hecho, las plantas invierten una buena cantidad de energía en reemplazar la clorofila dañada con moléculas frescas de clorofila para mantener la fotosíntesis eficiente.
10 A medida que disminuye la luz del día, seguir produciendo muchas clorofilas sería un desperdicio de energía pues sin luz y con frío la fotosíntesis se ralentiza a niveles muy poco prácticos. Por ello los árboles disminuyen la producción de clorofila hasta que, finalmente, se detiene.
11 Pero en las hojas durante la etapa de crecimiento existen otros pigmentos que quedan enmascarados por ese verde brillante y que también forman parte de los fotosistemas. Me estoy refiriendo a los carotenoides que producen los colores amarillo, naranja y marrón.
12 Debido a la función central de la clorofila a en la fotosíntesis, todos los pigmentos utilizados además de la clorofila a se conocen como pigmentos accesorios, que incluyen otras clorofilas, así como los carotenoides. El uso de pigmentos accesorios permite la absorción de una gama más amplia de longitudes de onda y, por lo tanto, una captura mayor de energía de la luz solar.
13 Los carotenoides absorben la luz violeta y verde azulada y reflejan colores como el rojo del tomate (licopeno), el amarillo del maíz (zeaxantina) o el naranja de la zanahoria (β-caroteno). Por lo tanto los carotenoides se usan en los fotosistemas y como atrayentes para los animales, que pueden ayudar a dispersar las semillas de plantas.
14 Los flavonoides son otro de los pigmentos presentes todo el año y que protegen a la planta de la fotooxidación de la luz ultravioleta. También intervienen en el transporte de la hormona auxina, y como defensa ante el herbivorismo y la polinización por insectos.
15 Cuando, en otoño, la abundancia de clorofila disminuye, los flavonoides y carotenoides se vuelven finalmente visibles y dan a las plantas su aspecto otoñal. Incluso si también la producción de estos pigmentos se detiene con el frío, los preexistentes son más estables que la clorofila y permanecerán durante toda la temporada.
16 Además, durante el otoño los árboles producen otro grupo de pigmentos, las antocianinas, que dan color rojo y morado. Posiblemente, su presencia ayude a reducir el punto de congelación de la hoja, brindándole algo de protección contra el frío y permitiendo que las hojas permanezcan en su lugar por más tiempo, dando a los árboles más tiempo para absorber los nutrientes.
17 En las plantas, las antocianinas también juegan un papel en la reproducción, atrayendo polinizadores y dispersores de semillas y en la protección contra diversos estreses abióticos y bióticos.
18 Hay factores que influencian la coloración de las hojas. Temperaturas más bajas hacen que se pierdan antes las clorofilas y el paso al amarillo es más rápido. Por contra si las temperaturas del otoño se mantienen por encima del punto de congelación la producción de antocianinas se incrementa y los tonos rojos predominan.
19 La humedad. Los azúcares se concentran más en las hojas cuando el ambiente es más seco, especialmente para las antocianinas. Por lo tanto más seco, más rojo.
20 Dependiendo de la climatología, la cantidad de luz diaria durante la estación puede cambiar y con ella la cantidad de pigmentos en las hojas. Cuanta más luz hay, más duran las clorofilas.
21 Además de mostrarnos esos colores tan deslumbrantes, las hojas en otoño deben caer. Las hojas de otoño no son simplemente arrancadas de los árboles, sino que se separan de las plantas en un proceso altamente controlado.
22 En primavera durante el nuevo crecimiento activo de la hoja se forma una matriz de células donde la hoja se une al tallo llamada capa de abscisión.
23 A medida que se acortan los días de otoño, esta capa comienza a obstruir las venas que mueven el agua hacia la hoja y la comida hacia el árbol. Una vez que la hoja ha quedado aislada de la rama, la capa se vuelve seca y escamosa y al final la hoja se separa del árbol.
24 Dos hormonas vegetales regulan el proceso. El etileno disminuye el crecimiento de las hojas y promueve la abscisión. Como la oscuridad estimula la biosíntesis de este gas, las plantas aumentan su producción de etileno en otoño e invierno.
25 Por otro lado, a medida que los días se acortan y las temperaturas se enfrían, la producción de auxinas en las hojas comienza a disminuir y las hojas comienzan a autodestruirse. La mayoría de las células ya saben cómo desmontarse, pero degradar la celulosa, el componente principal de las paredes celulares de las plantas, es un poco más complicado.
26 Las plantas, poseen una familia de enzimas llamadas glucosidasas que se especializan en romper enlaces glucosídicos. Una de ellas es la celulasa, que puede degradar la celulosa. A pesar de que la mayoría de las plantas las tienen, estas celulasas son muy raras en la naturaleza.
27 Esta es la razón por la que la fibra dietética puede satisfacer el apetito sin hacernos aumentar de peso. O que los herbívoros dependan de bacterias simbióticas sus sistemas digestivos y que pueden descomponer lentamente el polímero en unidades de glucosa.
28 Una curiosidad, durante muchos años los científicos creyeron que la molécula principal que provocaba la abscisión era el ácido abscísico. Hoy en día sabemos que a pesar de su nombre, resulta que esta sustancia no es tan importante en la abscisión.
29 La naturaleza parece aborrecer los desechos, por lo que no es de extrañar que, aunque las hojas puedan caer a la tierra, aún no hayan finalizado su función biológica y ecológica. A medida que se descomponen, sus nutrientes se filtran al suelo y alimentan a las futuras generaciones de vida vegetal y animal
30 Gracias por leerme y espero te haya gustado. Si quieres leer el texto completo visita la entrada en mi blog: https://historianatural.blogs.upv.es/2020/12/03/fundamentos-biologicos-de-la-caida-de-las-hojas-en-otono/