FITOMÉCANICA // Mecanismo de defensa de la Mimosa pudica
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Dando continuidad al orden de publicación por temática, en esta oportunidad abordaremos aspectos FITOMECÁNICOS, el tópico a desarrollar trata sobre el Mecanismos de defensa que utilizan ciertos grupos vegetales, en el post detallaremos el modelo fitomecánico por TIGMONASTÍA que dispone biológicamente la especie Mimosa pudica.
Video 1. Presentación Post – Fitomécanica // Mecanismo de defensa de la Mimosa pudica. Edición: @lupafilotaxia.
En el primer post de la serie temática sobre Fitomécanica, se describió el Mecanismo de Ascenso que posee la Passiflora edulis, destacando los elementos contacto-anclaje y sostén-acoplamiento del modelo trepador por TIGMOTROPISMO, aspectos que permitieron sintetizar la acción motora que utilizan biológicamente las especies vegetales para escalar al percibir ciertos estímulos ambientales.
Ahora bien, estos estímulos ambientales externos que inducen respuestas mecánicas en los vegetales, ha captado durante mucho tiempo el interés de Biólogos, Físicos e Ingenieros Mecánicos por explicar estas reacciones fitomécanicas partiendo del hecho que las plantas no poseen músculos, nervios ni estructuras hidráulicas que ayuden a emitir movimientos.
En consecuencia, con la finalidad de ampliar el conocimiento sobre la capacidad motora que disponen las especies vegetales, en el presente post describiremos el modelo fitomecánico por TIGMONASTÍA que posee la Mimosa pudica.
La tigmonastía, es interpretada como los movimientos rápidos que ejercen las estructuras organográficas de algunos grupos vegetales, como respuesta mecánica sensible a estímulos externos como el tacto [1].
Imagen 1. Eventos Bohidráuliccos y respuestas fitomecánicas de Mimosa pudica. Autor: @lupafilotaxia.
Estos movimientos rápidos por tigmonastía, son perceptibles al ojo humano y están fundamentados en preceptos mecánicos e biohidráulicos que despliegan las plantas como mecanismo de defensa frente a elementos depredadores, básicamente el tacto es la acción de estimulación mecánica como señal de amenaza que reciben las especies vegetales, desencadenándose un transporte hídrico diferencial a nivel celular, específicamente en el tejido xilemático [1].
En este sentido, en importante resaltar que el transporte hídrico iniciado en el xilema, genera cambios de presión y estado de turgencia en las células, con el consecuente aumento, extensión y contracción (pérdida de agua) en las vacuolas, que a posterior despliegan hidráulicamente movimientos en los órganos vegetales.
Especie biomecánica
Para explicar el movimiento por Tigmonastía, se tomó a Mimosa pudica, como especie indicadora atendiendo a su habilidad motora y defensiva al tacto, a esta especie se le conoce en Venezuela como dormidera o adormidera pertenece a la división Magnoliophyta, clase Magnoliopsida, orden Fabales y familia Fabaceae, morfológicamente se caracteriza por presentar tallos de biotipo herbáceos, hojas compuestas de orden bipinnada y filotaxia alterna, flores diminutas dispuestas en inflorescencias tipo cabezuelas y frutos dehiscentes con semillas situadas en legumbres [3].
Imagen 2. Foliolos y foliolillos de hoja Bipinnado-compuesta de Mimosa pudica. Autor: @lupafilotaxia.
Estructura Fitomecánica
El elemento fitomecánico no es un órgano propiamente dicho, se trata de una estructura de morfología engrosada denominada PULVÍNULO, que no es más que el segmento basal de las hojas, con capacidad de ensancharse o contraerse para generar movimientos.
Imagen 3. Pulvínulo como estructura fitomecámica de Mimosa pudica. Autor: @lupafilotaxia.
El pulvínulo, como estructura motora sirve de conexión entre el peciolo y el tallo, sus células almacenan información genética que inducen la pérdida de turgencia celular, accionando cambios variables en volumen y forma, aspecto biohidráulico que da como resultado el movimiento o cierre de las láminas foliares, producto de la pérdida de agua y solutos en las células a nivel de foliolos y foliolillos [3].
Las plantas han adoptado múltiples mecanismo de defensas, como resultado de los procesos evolutivos, entre estos el Doblamiento rápido de las hojas como táctica defensiva, habilidad natural usada por ciertos grupos vegetales con el objeto de espantar organismos herbívoros, principalmente insectos fitófagos, en términos generales esta estrategia consiste en realizar movimientos violentos de cierre foliar exponiendo en la mayoría de los casos espinas o aguijones punzantes [2].
Estrategia mecánica de defensa
La tigmonastía, es el movimiento de defensa que ostenta Mimosa pudica (Dormidera), como estrategia motora sensitiva, esta capacidad biológica es implementada mediante movimientos rápidos que ejercen las hojas al doblar bruscamente sus foliolos y foliolillos cuando entran en contacto con elementos externos [3].
Imagen 4. Estructuras organográficas de hoja bipinnado-compuesta de Mimosa pudica. Autor: @lupafilotaxia.
Estrategia I: Formación de pulvínulos primarios
Las células meristemáticas, ubicadas en las yemas axilares del tallo de Mimosa pudica al dividirse generan una estructura organográfica ensanchada de morfología circular y elástica denominada Pulvínulo, que permite conectar el peciolo de la hoja con los nudos del tallo y cuya función fitomecánica consiste en generar movimientos de flexión total de la hoja bipinnado-compuesta.
Estrategia II: Formación de pulvínulos secundarios
La hoja bipinnado-compuesta de Mimosa pudica, genera Pulvínulos secundarios ubicados en el ápice del peciolo, esto con la finalidad de doblar mediante movimientos de contracción los foliolos expuestos al contacto con elementos externos.
Estrategia III: Formación de pulvínulos terciarios
Mimosa pudica dispone de Pulvínulos terciarios a lo largo del raquis foliar, específicamente en la base de cada foliolillo, esto con el objetivo de realizar movimientos por contracción en los foliolillo al recibir estímulos táctiles.
Video 2. Eventos Biohidráulicos en Mimosa pudica, mediados por estímulos táctiles de elementos externos. Edición: @lupafilotaxia.
Para explicar los fenómenos biohidráulicos, que se generan como respuesta de defensa por tigmonastía, en este segmento se ilustrarán los eventos biológicos a nivel celular concretamente lo relacionado al transporte hídrico, cuyos flujos están implicados en los movimientos fitomecánicos ejecutados por los; pulvínulos, foliolos y foliolillos de las hojas de Mimosa pudica.
Evento biohidráulico 1
El tallo, peciolos, pulvínulos, foliolos y foliolillos de Mimosa pudica, comprenden un circuito biohidráulico formado por un conjunto interconectado de células tubulares de morfología xilemática (tejido vegetal que transporta agua y solutos), en condiciones naturales y ante ausencia de estímulos táctiles, estas estructuras mantienen a nivel celular un equilibrio osmótico, lo que indica la inexistencia diferencial en la presión de fluidos, encontrándose una turgencia uniforme a nivel celular.
Imagen 5. Esquema de Evento biohidráulico 1, ausencia de estímulos táctil en Mimosa pudica con ápice curvado. Autor: @lupafilotaxia.
Evento biohidráulico 2
Los estímulos táctiles de elementos externos, inducen en los Pulvínulos terciarios de Mimosa pudica, un desequilibrio osmótico que desencadena una pérdida de turgencia en las células, esto por la salida rápida de agua producto de una alta concentración de solutos en las células del raquis peciolar, generándose de esta manera un movimiento en forma de rotación en los foliolillos.
Imagen 6. Esquema de Evento biohidráulico 2, movimientos en forma de rotación en los foliolillos de Mimosa pudica con ápice curvado. Autor: @lupafilotaxia.
Evento biohidráulico 3
Los prolongados estímulos táctiles de elementos externos, provocan un desequilibrio osmótico en las células de los Pulvínulos primarios y secundarios, generándose un déficit hídrico, mediado por concentraciones elevadas de solutos en las células del tallo, facilitando movimientos en forma de flexión en las hojas bipinnado-compuestas de Mimosa pudica.
Imagen 7. Esquema de Evento biohidráulico 3, movimientos en forma de flexión en las hojas bipinnado-compuestas de Mimosa pudica con ápice curvado. Autor: @lupafilotaxia.
APORTES CIENTÍFICOS DE ESTA PUBLICACIÓN
- El post esquematiza las estrategias del modelo fitomecánico por TIGMONASTÍA, observado en Mimosa pudica, como mecanismo de defensa, síntesis que además permite suministrar una visión didáctica de las reacciones biohidráulicas que ocurren en los pulvínulos, foliolos y foliolillos, cuando son expuestos a estímulos táctiles, por otro lado, el artículo esboza de forma descriptiva las estructuras adoptadas organográficamente por Mimosa pudica, para ajustar su mecanismo de defensa.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS Y CITADAS:
[1] Biro R., & Jaffe M. Thigmomorphogenesis: ethylene evolution and its role in the changes observed in mechanically perturbed bean plants. Physiologia Plantarum. 1984; 62: 289-296.
[2] Darwin C. The Power of Movement in Plants. London: William Clowes. 1980.
[3] Hafsa A., Sehgal A., Mishra A., Mishra R., Rajiv G. Mimosa pudica L. (Laajvanti): An overview. Pharmacognosy Reviews. 2012; 6:12:115-24.
[4] Hill B., Findlay G. The power of movement in plants: the role of osmotic machines. Q Rev Biophys. 1981; 14:173-222.
[5] Taiz L., & Zeiger E. Plant Physiology. 4nd ed. Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA, U.S.A. 2006.
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Excelente explicación @lupafilotaxia y buenas imágenes, definitivamente he visto muchas Mimosa pudica pero no tenía idea del motivo por el cual realizaban ese movimiento al tocarlas, y el mecanismo por el cual lo realizan es bastante complejo gracias por el buen post.
Estimado @joseangelvs, gracias por tu comentario, en efecto la madre naturaleza nos brinda interesantes eventos biológicos, cuya interpretaciones nos permiten transcribir cada detalle para su comprensión. Saludos, sigamos creciendo.
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Hola @lupafilotaxia, me hizo recordar mi infancia, esa planta en particular es motivo de alegría para los niños por esa fascinante cualidad de reaccionar de forma defensiva al tacto, en esa etapa los infantes caracterizan el hecho como mágico, cuando la realidad es que se esconde todo un proceso biológico detrás del mismo. Particularmente, no sabía que esa peculiar plantita se llama Mimosa pudica y ciertamente quien podría imaginar (sino los expertos en el área) que exista todo un proceso biomecánico involucrado, lo cual da cuenta de que en la basta creación biológica que nos rodea los mecanismos de defensa representan una característica común en todos. Lo felicito por su experticia y detallada explicación que no sólo da claridad científica del hecho sino que trae remembranzas agradables!! Saludos fraternos!!
Saludos @reinaseq, me alegra que te haya gustado el post, es cierto en la infancia de cualquier venezolano existe esos agradables recuerdos de asombro al ver a nuestra popular DORMIDERA contraer las hojas, en mi caso particular disfrutaba tocar y tocar cada rama hasta observar la planta prácticamente dormida. Y fíjate hoy podemos esbozar cada detalle fitomecánico de esta obra biológica de la Madre Natura. Agradecido con tu visita al blog, sigamos creciendo.
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STOPSaludos amigo y colega @amestyj, me alegra que encuentres elementos específicos en el post, gracias por tu visita al blog. Saludos, sigamos creciendo.
Excelente publicación... Debo comentar que me trasladó a mis primeros semestres de la especialidad, pues allí conocí el por qué esta interesante planta Mimosa pudica cerraba sus hojas y definitivamente Profesor lo ha hecho de una manera muy didáctica e interesante... Es realmente admirable la dedicación y academia de sus publicaciones... Felicitaciones
Saludos estimada @alexaivytorres, gracias por tu apreciación y valoración positiva.
Que interesante, creo que esta planta es la llamada dormilona, no tenía conocimiento de estos mecanismos de defensa, lo suponía pero no lo sabía a ciencia cierta, imagino que así similar a este mecanismo de defensa de la Mimosa pudica es el mecanismo de la dionea atrapamoscas o no tiene nada relación alguna estos mecanismos? si veo que el movimiento es mucho mas lento en esta última.
Saludos @alex-hm, primeramente gracias por tu visita al blog, en efecto la Dionea atrapamoscas también cuenta con un sistema FITOMÉCANICO como mecanismo de respuesta por Tigmonastía, que le permite disponer de un área para capturar presas básicamente moscas, dónde las estructuras Fitomécanicas sensitivas la constituyen principalmente los tricomas. Ante tu inquietud, al retomar la temática publicaré en detalle este sistema biológico. Saludos, sigamos creciendo.