¿Qué es la timidez de los árboles?

Esta forma de teselación que se puede observar en algunos bosques es un fenómeno que, después de un siglo, aún encierra incógnitas, y también posibles aplicaciones científicas.

 

Desde el nacimiento de las redes sociales, suele viralizarse a menudo alguna fotografía en la que se ve cómo, desde el suelo y mirando hacia arriba, se ven las copas de los árboles perfectamente definidas y separadas entre sí, como si no quisieran tocarse. Es un fenómeno que sucede en algunas especies de árboles, y que se observa mejor cuando son especies de troncos altos cuyas copas se restringen al estrato superior. Con la perspectiva adecuada, este rasgo genera un efecto visual muy característico formando patrones de teselas irregulares y desiguales.

A este fenómeno en botánica se le denomina timidez de copas, y las hipótesis sobre cómo se produce y a qué tipo de adaptación responde llevan en discusión desde hace ya cien años.

Timidez en las copas de los árboles
Timidez en las copas de los árboles

¿Cómo se produce la timidez de los árboles?

A pesar del atractivo que encierra el fenómeno de la timidez, está poco estudiado, desde hace más de un siglo se barajan varias hipótesis que tratan de explicarlo, algunas sin mucho éxito.

Una de las hipótesis es que se trate de un efecto causado por el viento. Las ramas de los árboles en movimiento, chocarían entre sí, provocando la rotura de las que crezcan más de lo debido. Según esta hipótesis, el proceso se produciría por mera abrasión contra las ramas vecinas, que impediría el crecimiento de nuevos brotes allí donde no haya espacio para crecer. Una fuerza del viento superior dejaría las copas más separadas, con espacios más amplios entre ellas, mientras que vientos más tranquilos darían lugar a teselas más densas con los bordes más estrechos.

Sin embargo, estas predicciones no se corresponden con la realidad. Cuando se observan fenómenos de timidez, no se encuentra correlación alguna entre el tamaño del hueco y la velocidad media del viento. Además, en algunos casos, se observa timidez entre árboles de la misma especie, pero desaparece cuando interactúan árboles de distintas especies entre sí —incluso aunque ambas presenten timidez—. Tal parece que no es un efecto causado por factores externos, sino por algo intrínseco a la biología de los árboles.

La timidez como adaptación evolutiva

En los seres vivos raras veces hay estructuras o comportamientos sin una causa evolutiva subyacente. Y probablemente, el caso de la timidez de los árboles no sea una excepción. Las hipótesis más aceptadas actualmente para explicar la timidez de los árboles tienen que ver con la competencia.

Algunas especies de árboles pueden detectar cambios sutiles en la luz, incluso la dispersión que se produce en la zona del rojo lejano del espectro debido a la presencia de brotes incipientes. Estos cambios le indican a la planta dónde habrá hojas que arrojarán sombra en un futuro próximo. Recordemos que la luz solar es el recurso principal, junto con el agua, para realizar la fotosíntesis. De este modo, los árboles se anticipan a la presencia de esa sombra e inhiben el crecimiento de hojas que no van a ser productivas.

Este fenómeno puede estar detrás de la timidez de los árboles; evitan crecer allí donde ya hay ramas, para no invertir recursos en producir órganos que resultarán inútiles. El motor principal sería, por tanto, la competencia por la luz.

Timidez en las copas de los árboles
Timidez en las copas de los árboles

Además, recientemente se ha comprobado que esa capacidad de reconocimiento de ramas vecinas puede permitir a la planta diferenciar a sus parientes de otros ejemplares conespecíficos con los que no están emparentados, o con plantas de otras especies. Si este es el mecanismo subyacente a la timidez de los árboles, explicaría por qué sucede con más frecuencia en bosques en los que la mayoría de los individuos son parientes, y con menor frecuencia cuando los árboles no están emparentados o no pertenecen a la misma especie.

Un patrón matemático

La forma que adquieren las copas de los árboles cuando se produce la timidez responde a un patrón que se puede modelizar matemáticamente. En realidad, es el mismo principio matemático que se esconde en la distribución de las células de la piel, en los ocelos del ojo compuesto de un insecto, en las manchas de una jirafa o en las semillas de una granada. Este tipo de patrones, en matemáticas se denomina diagrama de Voronoi.

Un diagrama de Voronoi es una división del espacio en regiones definidas por puntos. Cada punto tiene asociado, a su alrededor, una porción de ese espacio, que se llama celda. Pero no de forma aleatoria ni aproximada, sino siguiendo un principio muy firme: una zona del espacio pertenece siempre a la región del punto más cercano. De este modo, en torno a los troncos, que serían los puntos del diagrama de Voronoi, se distribuyen las copas de los árboles, que serían las celdas. Y los bordes, que permanecen sin tocarse, las mantienen definidas.

Diagrama de Vononoi (Universidad de Sevilla)
Diagrama de Vononoi (Universidad de Sevilla)

Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los esquemas observables en la naturaleza, la teselación causada por la timidez de los árboles no siempre sigue ese principio; encontramos zonas de las copas que pertenecen a árboles cuyo tronco no siempre es el más cercano a esa celda específica del espacio. En este caso, el patrón está mejor definido por un diagrama de Voronoi ponderado.

Diagrama de Voronoi ponderado por la competencia

En un diagrama de Voronoi simple, todos los puntos tienen el mismo ‘peso’, es decir, la misma importancia a la hora de dibujar las celdas a las que pertenecen. El límite de cada celda está exactamente a la mitad de la distancia entre sus respectivos puntos. Pero en un diagrama de Voronoi ponderado cada punto tiene su ‘peso’, distinto al del resto. De modo que un punto que tiene más de peso que otro, tendrá más influencia sobre el espacio, y su área será mucho más grande.

En los árboles, el principal factor que se ha observado que influye en el ‘peso’ del punto que representan en el diagrama de Voronoi es la capacidad de competencia. Los árboles más exitosos compitiendo tienen un mayor ‘peso’ en el diagrama de Voronoi ponderado, y por tanto, ocupan una área mayor.

Este hecho puede proporcionar a los investigadores herramientas para aproximar de forma cuantitativa la capacidad de competencia de los árboles de un bosque. A partir de fotografías se puede establecer un modelo matemático, siguiendo un diagrama de Voronoi ponderado, con el cual obtener el ‘peso’ de cada árbol en el modelo.

Este artículo está dedicado a la matemática Clara Grima.

Referencias:

Ballaré, C. L. et al. 1987. Early detection of neighbour plants by phytochrome perception of spectral changes in reflected sunlight. Plant, Cell & Environment, 10(7), 551-557. DOI: 10.1111/1365-3040.ep11604091

Crepy, M. A. et al. 2015. Photoreceptor-mediated kin recognition in plants. New Phytologist, 205(1), 329-338. DOI: 10.1111/nph.13040

Goudie, J. W. et al. 2009. An empirical model of crown shyness for lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia [Engl.] Critch.) in British Columbia. Forest Ecology and Management, 257(1), 321-331. DOI: 10.1016/j.foreco.2008.09.005

Rebertus, A. J. 1988. Crown Shyness in a Tropical Cloud Forest. Biotropica, 20(4), 338. DOI: 10.2307/2388326

Uria-Diez, J. et al. 2017. Crown plasticity in Scots pine (Pinus sylvestris L.) as a strategy of adaptation to competition and environmental factors. Ecological Modelling, 356, 117-126. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2017.03.018

Vary (Álvaro Bayón)

Vary (Álvaro Bayón)

Soy doctor en biología, especializado en especies invasoras. Intento divulgar sobre ciencia y naturaleza mientras lucho férreamente contra las pseudociencias y el pensamiento mágico. Cuando me queda tiempo, cazo pokémon y hago artesanía. Además, soy (un poco) adicto al twitter.

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