Polinización -Pollination

Diagrama que ilustra el proceso de polinización.
Abeja carpintera hembra con polen recolectado de un cereus que florece de noche
Abeja polinizando un ciruelo ( Prunus cerasifera )

La polinización es la transferencia de polen de una antera (parte masculina) de una planta al estigma (parte femenina) de una planta, lo que luego permite la fertilización y la producción de semillas , con mayor frecuencia por un animal o por el viento . Los agentes polinizadores pueden ser animales como insectos, pájaros y murciélagos; agua; viento; e incluso las propias plantas, cuando la autopolinización ocurre dentro de una flor cerrada. La polinización a menudo ocurre dentro de una especie. Cuando la polinización ocurre entre especies, puede producir descendencia híbrida en la naturaleza y en el trabajo de fitomejoramiento .

En las angiospermas , después de que el grano de polen ( gametofito ) ha aterrizado en el estigma , germina y desarrolla un tubo polínico que crece siguiendo el estilo hasta llegar a un ovario . Sus dos gametos viajan por el tubo hasta donde los gametofitos que contienen los gametos femeninos se mantienen dentro del carpelo . Después de ingresar a la célula del óvulo a través del micropilo , un núcleo masculino se fusiona con los cuerpos polares para producir los tejidos del endospermo , mientras que el otro se fusiona con el óvulo para producir el embrión . De ahí el término: " doble fecundación ". Este proceso daría como resultado la producción de una semilla hecha tanto de tejidos nutritivos como de embriones.

En las gimnospermas , el óvulo no está contenido en un carpelo, sino expuesto en la superficie de un órgano de soporte dedicado, como la escala de un cono, de modo que la penetración del tejido del carpelo es innecesaria. Los detalles del proceso varían según la división de las gimnospermas en cuestión. En las gimnospermas se encuentran dos modos principales de fertilización. Las cícadas y el ginkgo tienen espermatozoides móviles que nadan directamente hacia el óvulo dentro del óvulo, mientras que las coníferas y las gnetofitas tienen espermatozoides que no pueden nadar pero son transportados al óvulo a lo largo de un tubo polínico.

El estudio de la polinización abarca muchas disciplinas, como la botánica , la horticultura , la entomología y la ecología . El proceso de polinización como una interacción entre la flor y el vector del polen fue abordado por primera vez en el siglo XVIII por Christian Konrad Sprengel . Es importante en horticultura y agricultura , porque la fructificación depende de la fertilización: el resultado de la polinización. El estudio de la polinización por insectos se conoce como antecología . También hay estudios en economía que analizan los aspectos positivos y negativos de la polinización, centrados en las abejas, y cómo el proceso afecta a los propios polinizadores.

Proceso de polinización

Granos de polen observados en aeroplancton
del sur de Europa

La germinación del polen tiene tres etapas; hidratación, activación y emergencia del tubo polínico. El grano de polen se deshidrata severamente, por lo que su masa se reduce, lo que le permite transportarse más fácilmente de una flor a otra. La germinación solo tiene lugar después de la rehidratación, lo que garantiza que no se produzca una germinación prematura en la antera. La hidratación permite que la membrana plasmática del grano de polen vuelva a su organización bicapa normal proporcionando una membrana osmótica eficaz. La activación implica el desarrollo de filamentos de actina en todo el citoplasma de la célula, que finalmente se concentran en el punto del que emergerá el tubo polínico. La hidratación y la activación continúan a medida que el tubo polínico comienza a crecer. En las coníferas, las estructuras reproductivas nacen de conos. Los conos son conos de polen (macho) o conos de ovulación (hembra), pero algunas especies son monoicas y otras dioicas . Un cono de polen contiene cientos de microsporangios transportados (o soportados) por estructuras reproductivas llamadas esporofilas. Las células madre de esporas en los microsporangios se dividen por meiosis para formar microsporas haploides que se desarrollan aún más mediante dos divisiones mitóticas en gametofitos masculinos inmaduros (granos de polen). Las cuatro células resultantes consisten en una gran célula tubular que forma el tubo polínico , una célula generativa que producirá dos espermatozoides por mitosis y dos células protaliales que degeneran. Estas células comprenden un microgametofito muy reducido , que está contenido dentro de la resistente.

Los granos de polen son dispersados ​​por el viento hacia el cono ovulado femenino que está formado por muchas escamas superpuestas (esporofilas y, por lo tanto, megasporofilas), cada una de las cuales protege dos óvulos, cada uno de los cuales consta de un megasporangio (la nucela) envuelto en dos capas. de tejido, el tegumento y la cúpula, que derivaban de ramas muy modificadas de gimnospermas ancestrales. Cuando un grano de polen cae lo suficientemente cerca de la punta de un óvulo, es atraído a través del micropilo (un poro en los tegumentos que cubren la punta del óvulo) a menudo por medio de una gota de líquido conocida como gota de polinización. El polen entra en una cámara de polen cerca de la nucela, y allí puede esperar un año antes de germinar y formar un tubo polínico que crece a través de la pared del megasporangio (=nucela) donde tiene lugar la fertilización. Durante este tiempo, la célula madre de la megaspora se divide por meiosis para formar cuatro células haploides, tres de las cuales degeneran. El sobreviviente se desarrolla como una megaspora y se divide repetidamente para formar un gametofito femenino inmaduro (saco de huevos). Luego se desarrollan dos o tres archegonias que contienen un huevo dentro del gametofito. Mientras tanto, en la primavera del segundo año se producen dos espermatozoides por mitosis de la célula corporal del gametofito masculino. El tubo polínico se alarga, perfora y crece a través de la pared del megasporangio y entrega los espermatozoides al gametofito femenino que se encuentra en su interior. La fecundación tiene lugar cuando el núcleo de uno de los espermatozoides entra en el óvulo en el arquegonio del megagametofito.

En las plantas con flores, las anteras de la flor producen microsporas por meiosis. Estos sufren mitosis para formar gametofitos masculinos, cada uno de los cuales contiene dos células haploides. Mientras tanto, los óvulos producen megasporas por meiosis, cuya división posterior forma los gametofitos femeninos, que se reducen muy fuertemente, cada uno de los cuales consta solo de unas pocas células, una de las cuales es el óvulo. Cuando un grano de polen se adhiere al estigma de un carpelo, germina, desarrollando un tubo polínico que crece a través de los tejidos del estilo, ingresando al óvulo a través del micrópilo. Cuando la trompa llega al saco del óvulo, dos espermatozoides pasan a través de ella hacia el gametofito femenino y tiene lugar la fecundación.

Métodos

La polinización puede ser biótica o abiótica. La polinización biótica se basa en polinizadores vivos para mover el polen de una flor a otra. La polinización abiótica se basa en el viento, el agua o incluso la lluvia. Alrededor del 80% de las angiospermas dependen de la polinización biótica.

Abiótico

La polinización abiótica utiliza métodos no vivos como el viento y el agua para mover el polen de una flor a otra. Esto permite que la planta gaste energía directamente en el polen en lugar de atraer polinizadores con flores y néctar . La polinización por el viento es más común entre la polinización abiótica.

por el viento

Alrededor del 98% de la polinización abiótica es anemofilia , es decir, polinización por el viento. Esto probablemente surgió de la polinización por insectos (entomofilia), muy probablemente debido a cambios en el medio ambiente o la disponibilidad de polinizadores. La transferencia de polen es más eficiente de lo que se pensaba anteriormente; Las plantas polinizadas por el viento se han desarrollado para tener alturas específicas, además de posiciones florales, de estambres y de estigma específicas que promueven la dispersión y transferencia efectivas del polen.

Por agua

La polinización por agua, hidrofilia , utiliza el agua para transportar el polen, a veces en forma de anteras enteras; estos pueden viajar a través de la superficie del agua para transportar polen seco de una flor a otra. En Vallisneria spiralis , una flor masculina sin abrir flota hacia la superficie del agua y, al llegar a la superficie, se abre y las anteras fértiles se proyectan hacia adelante. La flor femenina, también flotante, tiene su estigma protegido del agua, mientras que sus sépalos están ligeramente hundidos en el agua, lo que permite que las flores masculinas caigan.

por la lluvia

La polinización por lluvia es utilizada por un pequeño porcentaje de plantas. Las fuertes lluvias desalientan la polinización por insectos y dañan las flores desprotegidas, pero pueden dispersar el polen de plantas adecuadamente adaptadas, como Ranunculus flammula , Narthecium ossifragum y Caltha palustris . En estas plantas, el exceso de lluvia escurre permitiendo que el polen flotante entre en contacto con el estigma. En algunas orquídeas se produce ombrofilia y las salpicaduras de agua de lluvia hacen que se elimine la tapa de la antera, lo que permite que el polen quede expuesto. Después de la exposición, las gotas de lluvia hacen que el polen se dispare hacia arriba, cuando el estípite lo tira hacia atrás y luego cae en la cavidad del estigma. Así, para la orquídea Acampe rigida , esto permite que la planta se autopolinice, lo cual es útil cuando han disminuido los polinizadores bióticos en el ambiente.

Métodos de cambio

Es posible que una planta tenga diferentes métodos de polinización, incluida la polinización tanto biótica como abiótica. La orquídea Oeceoclades maculata utiliza tanto la lluvia como las mariposas, dependiendo de sus condiciones ambientales.

Melissodes desponsus cubierto de polen

biótico

Los colibríes suelen alimentarse de flores rojas.
Una abeja en una flor de fresa

Más comúnmente, la polinización involucra polinizadores (también llamados vectores de polen): organismos que transportan o mueven los granos de polen desde la antera de una flor hasta la parte receptiva del carpelo o pistilo (estigma) de otra. Entre 100.000 y 200.000 especies de animales actúan como polinizadores de las 250.000 especies de plantas con flores del mundo. La mayoría de estos polinizadores son insectos , pero alrededor de 1500 especies de aves y mamíferos visitan las flores y pueden transferir el polen entre ellas. Además de las aves y los murciélagos, que son los visitantes más frecuentes, estos incluyen monos, lémures, ardillas, roedores y zarigüeyas.

La entomofilia , la polinización por insectos , a menudo ocurre en plantas que han desarrollado pétalos de colores y un fuerte olor para atraer insectos como abejas, avispas y ocasionalmente hormigas ( himenópteros ), escarabajos ( coleópteros ), polillas y mariposas ( lepidópteros ) y moscas ( dípteros ). La existencia de la polinización por insectos se remonta a la era de los dinosaurios .

En la zoofilia , la polinización la realizan vertebrados como pájaros y murciélagos , en particular, colibríes , pájaros sol , cazadores de arañas , comedores de miel y murciélagos frugívoros . La ornitofilia o polinización por aves es la polinización de plantas con flores por aves. La quiropterofilia o polinización por murciélagos es la polinización de plantas con flores por murciélagos. Las plantas adaptadas para usar murciélagos o polillas como polinizadores suelen tener pétalos blancos, un fuerte aroma y florecen de noche, mientras que las plantas que usan pájaros como polinizadores tienden a producir abundante néctar y tienen pétalos rojos.

Se ha observado que los insectos polinizadores como las abejas melíferas ( Apis spp.), los abejorros ( Bombus spp.) y las mariposas (p. ej., Thymelicus flavus ) participan en la constancia de las flores , lo que significa que es más probable que transfieran el polen a otras plantas conespecíficas. Esto puede ser beneficioso para los polinizadores, ya que la constancia de las flores evita la pérdida de polen durante los vuelos interespecíficos y los polinizadores obstruyen los estigmas con polen de otras especies de flores. También mejora la probabilidad de que el polinizador encuentre flores productivas fácilmente accesibles y reconocibles por pistas familiares.

Algunas flores tienen mecanismos especializados para atrapar polinizadores para aumentar la efectividad. Otras flores atraerán a los polinizadores por el olor. Por ejemplo, especies de abejas como Euglossa cordata se sienten atraídas por las orquídeas de esta manera, y se ha sugerido que las abejas se intoxicarán durante estas visitas a las flores de las orquídeas, que duran hasta 90 minutos. Sin embargo, en general, las plantas que dependen de vectores de polen tienden a adaptarse a su tipo particular de vector, por ejemplo, las especies que polinizan durante el día tienden a tener colores brillantes, pero si son polinizadas principalmente por aves o mamíferos especialistas, tienden a ser más grandes y tienen recompensas de néctar más grandes que las especies que son estrictamente polinizadas por insectos. También tienden a distribuir sus recompensas durante períodos más largos, con temporadas de floración largas; sus polinizadores especialistas probablemente morirían de hambre si la temporada de polinización fuera demasiado corta.

En cuanto a los tipos de polinizadores, se conocen reptiles polinizadores, pero constituyen una minoría en la mayoría de las situaciones ecológicas. Son más frecuentes y de mayor importancia ecológica en los sistemas insulares, donde las poblaciones de insectos y, en ocasiones, también de aves pueden ser inestables y menos ricas en especies. La adaptación a la falta de alimento animal y de la presión de depredación podría, por lo tanto, favorecer que los reptiles se vuelvan más herbívoros y más propensos a alimentarse de polen y néctar. La mayoría de las especies de lagartos de las familias que parecen ser significativas en la polinización parecen transportar polen solo de manera incidental, especialmente las especies más grandes como Varanidae e Iguanidae , pero especialmente varias especies de Gekkonidae son polinizadores activos, y también lo es al menos una especie de el Lacertidae , Podarcis lilfordi , que poliniza varias especies, pero en particular es el principal polinizador de Euphorbia dendroides en varias islas del Mediterráneo.

Por lo general, no se considera que los mamíferos sean polinizadores, pero algunos roedores, murciélagos y marsupiales son importantes polinizadores y algunos incluso se especializan en tales actividades. En Sudáfrica, ciertas especies de Protea (en particular Protea humiflora , P. amplexicaulis , P. subulifolia , P. decurrens y P. cordata ) están adaptadas a la polinización por roedores (en particular Cape Spiny Mouse , Acomys subspinosus ) y musarañas elefante ( especies de Elephantulus ). Las flores nacen cerca del suelo, tienen un olor a levadura, no son coloridas y los pájaros del sol rechazan el néctar con su alto contenido de xilosa . Los ratones aparentemente pueden digerir la xilosa y comen grandes cantidades de polen. En Australia se ha demostrado la polinización por mamíferos voladores, deslizantes y terrestres. Ejemplos de vectores de polen incluyen muchas especies de avispas, que transportan polen de muchas especies de plantas, siendo polinizadores potenciales o incluso eficientes.

La evidencia experimental ha demostrado que los invertebrados (principalmente pequeños crustáceos ) actúan como polinizadores en ambientes submarinos. Se ha demostrado que los lechos de pastos marinos se reproducen de esta manera en ausencia de corrientes. Todavía no se sabe cuán importantes podrían ser los polinizadores de invertebrados para otras especies. Más tarde, se descubrió que Idotea balthica ayudaba a Gracilaria gracilis a reproducirse, el primer caso conocido de un animal que ayudaba a las algas a reproducirse.

Mecanismo

Una abeja melífera europea recolecta néctar, mientras que el polen se acumula en su cuerpo.
Abejas melíferas africanizadas sumergidas en polen de cactus Opuntia engelmannii

La polinización se puede lograr por polinización cruzada o por autopolinización :

  • La polinización cruzada, también llamada alogamia , ocurre cuando el polen pasa del estambre de una flor al estigma de una flor en otra planta de la misma especie. Las plantas adaptadas para la polinización cruzada tienen varios mecanismos para evitar la autopolinización; los órganos reproductivos pueden estar dispuestos de tal manera que sea poco probable la autofertilización, o los estambres y carpelos pueden madurar en diferentes momentos.
  • La autopolinización ocurre cuando el polen de una flor poliniza la misma flor u otras flores del mismo individuo. Se cree que evolucionó en condiciones en las que los polinizadores no eran vectores fiables para el transporte del polen, y se ve con mayor frecuencia en especies y plantas anuales de vida corta que colonizan nuevos lugares. La autopolinización puede incluir la autogamia , en la que el polen se transfiere de la antera (parte masculina) al estigma (parte femenina) de la misma flor; o geitonogamia , cuando el polen se transfiere de la antera de una flor al estigma de otra flor en la misma planta. Las plantas adaptadas para autofecundarse a menudo tienen estambres y carpelos de longitud similar. Las plantas que pueden autopolinizarse y producir descendencia viable se denominan autofértiles. Las plantas que no pueden fertilizarse a sí mismas se llaman autoestériles, una condición que obliga a la polinización cruzada para la producción de descendencia.
  • Cleistogamia : es la autopolinización que se produce antes de que se abra la flor. El polen se libera de la antera dentro de la flor o el polen de la antera crece en un tubo por el estilo hasta los óvulos. Es un tipo de reproducción sexual, en contraste con los sistemas asexuales como la apomixis. Algunas flores cleistógamas nunca se abren, en contraste con las flores casmogamas que se abren y luego son polinizadas. Las flores cleistógamas se encuentran necesariamente en plantas autocompatibles o autofértiles. Aunque ciertas orquídeas y hierbas son completamente cleistógamas, otras plantas recurren a esta estrategia en condiciones adversas. A menudo puede haber una mezcla de flores cleistógamas y casmogamas, a veces en diferentes partes de la planta ya veces en inflorescencias mixtas. El frijol molido produce flores cleistógamas debajo del suelo y flores mixtas cleistógamas y casmogamas arriba.

Se estima que el 48,7% de las especies de plantas son cruces obligados dioicos o autoincompatibles . También se estima que alrededor del 42% de las plantas con flores tienen un sistema de apareamiento mixto en la naturaleza. En el tipo más común de sistema de apareamiento mixto, las plantas individuales producen un solo tipo de flor y los frutos pueden contener tipos de progenie autopolinizados, cruzados o mixtos.

La polinización también requiere la consideración de los polinizadores , las plantas que sirven como fuente de polen para otras plantas. Algunas plantas son autocompatibles ( autofértiles ) y pueden polinizarse y fertilizarse a sí mismas. Otras plantas tienen barreras químicas o físicas para la autopolinización .

En el manejo de la polinización en agricultura y horticultura , un buen polinizador es una planta que proporciona polen y floraciones compatibles, viables y abundantes al mismo tiempo que la planta que se va a polinizar o que tiene polen que se puede almacenar y usar cuando sea necesario para polinizar la planta deseada. flores La hibridación es la polinización efectiva entre flores de diferentes especies , o entre diferentes líneas de reproducción o poblaciones. véase también Heterosis .

Los duraznos se consideran autofértiles porque se puede producir un cultivo comercial sin polinización cruzada, aunque la polinización cruzada suele dar una mejor cosecha. Las manzanas se consideran autoincompatibles porque un cultivo comercial debe ser polinizado de forma cruzada. Muchas variedades comerciales de árboles frutales son clones injertados , genéticamente idénticos. Un bloque de huerto de manzanas de una variedad es genéticamente una sola planta. Muchos cultivadores ahora consideran esto un error. Una forma de corregir este error es injertar una rama de un polinizador apropiado (generalmente una variedad de manzano silvestre ) cada seis árboles más o menos.

La avispa Mischocyttarus rotundicollis transportando granos de polen de Schinus terebinthifolius

Coevolución

El primer registro fósil de polinización abiótica es de plantas parecidas a helechos en el período Carbonífero tardío. Las gimnospermas muestran evidencia de polinización biótica desde el período Triásico . Muchos granos de polen fosilizados muestran características similares al polen bióticamente disperso en la actualidad. Además, el contenido intestinal, las estructuras de las alas y la morfología del aparato bucal de los escarabajos y moscas fosilizados sugieren que actuaron como polinizadores tempranos. La asociación entre escarabajos y angiospermas durante el período Cretácico temprano condujo a radiaciones paralelas de angiospermas e insectos en el Cretácico tardío. La evolución de los nectarios en las flores del Cretácico tardío señala el comienzo del mutualismo entre himenópteros y angiospermas.

Las abejas son un buen ejemplo del mutualismo que existe entre himenópteros y angiospermas. Las flores proporcionan a las abejas néctar (una fuente de energía) y polen (una fuente de proteínas). Cuando las abejas van de flor en flor recolectando polen, también depositan granos de polen en las flores, polinizándolas. Mientras que el polen y el néctar, en la mayoría de los casos, son la recompensa más notable obtenida de las flores, las abejas también visitan las flores en busca de otros recursos, como aceite, fragancia, resina e incluso ceras. Se ha estimado que las abejas se originaron con el origen o diversificación de las angiospermas . Además, los casos de coevolución entre especies de abejas y plantas con flores han sido ilustrados por adaptaciones especializadas. Por ejemplo, se seleccionan patas largas en Rediviva neliana , una abeja que recolecta aceite de Diascia capsularis , que tienen espolones largos que se seleccionan para depositar polen en la abeja que recolecta aceite, que a su vez selecciona patas aún más largas. en R. neliana y nuevamente se selecciona una longitud de espolón más larga en D. capsularis para, por lo tanto, impulsar continuamente la evolución de cada uno.

En agricultura

¿Qué cultivos dependen de los polinizadores?
Una abeja Andrena recoge polen de los estambres de una rosa . La estructura del carpelo femenino aparece rugosa y globular a la izquierda.
Bombus ignitus , un popular polinizador comercial en Japón y China

Los cultivos alimentarios básicos más esenciales del planeta, como el trigo , el maíz , el arroz , la soja y el sorgo , son polinizados por el viento o autopolinizados. Al considerar los 15 principales cultivos que contribuyeron a la dieta humana a nivel mundial en 2013, un poco más del 10 % de la dieta humana total de cultivos de plantas (211 de 1916 kcal/persona/día) depende de la polinización por insectos.

El manejo de la polinización es una rama de la agricultura que busca proteger y mejorar los polinizadores presentes y, a menudo, implica el cultivo y la adición de polinizadores en situaciones de monocultivo , como los huertos comerciales de frutas . El evento de polinización controlada más grande del mundo tiene lugar en los huertos de almendros de California , donde casi la mitad (alrededor de un millón de colmenas ) de las abejas melíferas de EE. UU . son transportadas en camiones a los huertos de almendros cada primavera. La cosecha de manzanas de Nueva York requiere unas 30.000 colmenas; La cosecha de arándanos de Maine utiliza unas 50.000 colmenas cada año. La solución estadounidense a la escasez de polinizadores, hasta ahora, ha sido que los apicultores comerciales se conviertan en contratistas de polinización y emigren. Así como las cosechadoras siguen la cosecha de trigo desde Texas hasta Manitoba , los apicultores siguen la floración de sur a norte, para polinizar muchos cultivos diferentes.

En Estados Unidos, las abejas se llevan a plantaciones comerciales de pepinos , calabazas , melones , fresas y muchos otros cultivos. Las abejas melíferas no son los únicos polinizadores controlados: algunas otras especies de abejas también se crían como polinizadores. La abeja cortadora de hojas de alfalfa es un importante polinizador de semillas de alfalfa en el oeste de Estados Unidos y Canadá. Los abejorros se crían y utilizan cada vez más para tomates de invernadero y otros cultivos.

La importancia ecológica y financiera de la polinización natural por insectos para los cultivos agrícolas , mejorando su calidad y cantidad, se aprecia cada vez más y ha dado lugar a nuevas oportunidades financieras. La proximidad de un bosque o pastizales silvestres con polinizadores nativos cerca de cultivos agrícolas, como manzanos, almendros o café , puede mejorar su rendimiento en un 20% aproximadamente. Los beneficios de los polinizadores nativos pueden dar lugar a que los propietarios de los bosques exijan el pago por su contribución a la mejora de los resultados de los cultivos, un ejemplo simple del valor económico de los servicios ecológicos. Los agricultores también pueden cultivar cultivos nativos para promover las especies de abejas polinizadoras nativas, como se muestra con las abejas sudoríparas nativas L. vierecki en Delaware y L. leucozonium en el suroeste de Virginia.

El Instituto Estadounidense de Ciencias Biológicas informa que la polinización de insectos nativos ahorra a la economía agrícola de los Estados Unidos casi un estimado de $ 3.1 mil millones anuales a través de la producción de cultivos naturales; la polinización produce unos $ 40 mil millones en productos anualmente solo en los Estados Unidos.

La polinización de los cultivos alimentarios se ha convertido en un problema medioambiental , debido a dos tendencias. La tendencia al monocultivo significa que se necesitan mayores concentraciones de polinizadores en el momento de la floración que nunca antes, sin embargo, el área es pobre en forraje o incluso mortal para las abejas durante el resto de la temporada. La otra tendencia es la disminución de las poblaciones de polinizadores , debido al uso indebido y excesivo de pesticidas , nuevas enfermedades y parásitos de las abejas, tala rasa , disminución de la apicultura, desarrollo suburbano , eliminación de setos y otros hábitats de las granjas y preocupación pública por las abejas. La fumigación aérea generalizada contra los mosquitos debido a los temores del Nilo Occidental está provocando una aceleración de la pérdida de polinizadores.

En algunas situaciones, los agricultores u horticultores pueden tratar de restringir la polinización natural para permitir solo la reproducción con las plantas individuales preferidas. Esto puede lograrse mediante el uso de bolsas de polinización .

Mejorar la polinización en áreas con densidades de abejas subóptimas

En algunos casos, la demanda de colmenas por parte de los cultivadores supera con creces la oferta disponible. La cantidad de colmenas administradas en los EE. UU. ha disminuido constantemente desde cerca de 6 millones después de la Segunda Guerra Mundial, a menos de 2,5 millones en la actualidad. En contraste, el área dedicada a cultivos polinizados por abejas ha crecido más del 300% en el mismo período de tiempo. Además, en los últimos cinco años ha habido una disminución en las colmenas manejadas en invierno, que ha alcanzado una tasa sin precedentes de pérdida de colonias cercana al 30%. En la actualidad existe una enorme demanda de alquiler de colmenas que no siempre se puede cubrir. Existe una clara necesidad en toda la industria agrícola de una herramienta de gestión para atraer a los polinizadores a los cultivos y alentarlos a visitar y polinizar preferentemente el cultivo en flor. Al atraer polinizadores como las abejas melíferas y aumentar su comportamiento de búsqueda de alimento, particularmente en el centro de grandes parcelas, podemos aumentar los ingresos de los productores y optimizar el rendimiento de sus plantaciones. ISCA Technologies, de Riverside, California , creó una formulación semioquímica llamada SPLAT Bloom, que modifica el comportamiento de las abejas melíferas, incitándolas a visitar flores en cada parte del campo.

Impactos ambientales

La pérdida de polinizadores, también conocida como declive de polinizadores (de los cuales el trastorno de colapso de colonias es quizás el más conocido) se ha notado en los últimos años. Esta pérdida de polinizadores ha causado una perturbación en los primeros procesos de regeneración de las plantas, como la dispersión de semillas y la polinización. Los primeros procesos de regeneración de las plantas dependen en gran medida de las interacciones planta-animal y, debido a que estas interacciones se interrumpen, la biodiversidad y el funcionamiento del ecosistema se ven amenazados. La polinización por animales ayuda en la variabilidad genética y la diversidad dentro de las plantas porque permite el cruce en lugar del autocruzamiento. Sin esta diversidad genética habría una falta de rasgos sobre los que actuaría la selección natural para la supervivencia de las especies de plantas. La dispersión de semillas también es importante para la aptitud de las plantas porque les permite expandir sus poblaciones. Más que eso, permite que las plantas escapen de entornos que han cambiado y se han vuelto difíciles de residir. Todos estos factores muestran la importancia de los polinizadores para las plantas, que son una parte importante de la base de un ecosistema estable. Si solo unas pocas especies de plantas dependieran de ellos, la pérdida de polinizadores es especialmente devastadora porque hay muchas especies de plantas que dependen de ellos. Más del 87,5 % de las angiospermas , más del 75 % de las especies de árboles tropicales y del 30 al 40 % de las especies de árboles de las regiones templadas dependen de la polinización y la dispersión de semillas.

Los factores que contribuyen a la disminución de polinizadores incluyen la destrucción del hábitat , pesticidas , parasitismo / enfermedades y cambio climático . Las formas más destructivas de las perturbaciones humanas son los cambios en el uso de la tierra, como la fragmentación, la tala selectiva y la conversión en hábitats de bosques secundarios. La defaunación de los frugívoros también es un factor importante. Estas alteraciones son especialmente dañinas debido a la sensibilidad del proceso de polinización de las plantas. La investigación en palmas tropicales encontró que la defaunación ha causado una disminución en la dispersión de semillas, lo que provoca una disminución en la variabilidad genética en esta especie. La destrucción del hábitat, como la fragmentación y la tala selectiva, elimina las áreas que son más óptimas para los diferentes tipos de polinizadores, lo que elimina los recursos alimentarios de los polinizadores, los sitios de anidación y conduce al aislamiento de las poblaciones. Se ha debatido el efecto de los pesticidas en los polinizadores porque es difícil determinar que un solo pesticida es la causa en lugar de una mezcla u otras amenazas. Se desconoce si la exposición por sí sola causa daño o si la duración y la potencia también son factores. Sin embargo, los insecticidas tienen efectos negativos, como en el caso de los neonicotinoides que dañan las colonias de abejas. Muchos investigadores creen que son los efectos sinérgicos de estos factores los que, en última instancia, son perjudiciales para las poblaciones de polinizadores.

En la industria agrícola, el cambio climático está provocando una "crisis de polinizadores". Esta crisis está afectando la producción de cultivos, y los costos relacionados, debido a una disminución en los procesos de polinización. Esta perturbación puede ser fenológica o espacial. En el primer caso, especies que normalmente ocurren en estaciones o ciclos de tiempo similares, ahora tienen respuestas diferentes a los cambios ambientales y, por lo tanto, ya no interactúan. Por ejemplo, un árbol puede florecer antes de lo habitual, mientras que el polinizador puede reproducirse más tarde en el año y, por tanto, las dos especies ya no coinciden en el tiempo. Las perturbaciones espaciales ocurren cuando dos especies que normalmente compartirían la misma distribución ahora responden de manera diferente al cambio climático y se están desplazando a diferentes regiones.

Ejemplos de polinizadores afectados

El polinizador más conocido y entendido, las abejas, se ha utilizado como el principal ejemplo de la disminución de los polinizadores. Las abejas son esenciales en la polinización de cultivos agrícolas y plantas silvestres y son uno de los principales insectos que realizan esta tarea. De las especies de abejas, la abeja melífera o Apis mellifera ha sido la más estudiada y en los Estados Unidos ha habido una pérdida del 59% de las colonias desde 1947 hasta 2005. La disminución en las poblaciones de la abeja melífera se ha atribuido a pesticidas, cultivos genéticamente modificados, fragmentación, parásitos y enfermedades que se han introducido. Ha habido un enfoque en los efectos de los neonicotinoides en las poblaciones de abejas melíferas. Los insecticidas neonicotinoides se han utilizado debido a su baja toxicidad en mamíferos, especificidad de objetivo, bajas tasas de aplicación y actividad de amplio espectro. Sin embargo, los insecticidas pueden abrirse paso por toda la planta, lo que incluye el polen y el néctar. Debido a esto, se ha demostrado que afecta el sistema nervioso y las relaciones de colonias en las poblaciones de abejas melíferas.

Las mariposas también han sufrido debido a estas modificaciones. Las mariposas son indicadores ecológicos útiles, ya que son sensibles a los cambios en el medio ambiente, como la estación, la altitud y, sobre todo, el impacto humano en el medio ambiente . Las poblaciones de mariposas eran más altas dentro del bosque natural y más bajas en campo abierto. La razón de la diferencia de densidad es el hecho de que en campo abierto las mariposas estarían expuestas a la desecación y la depredación. Estas regiones abiertas son causadas por la destrucción del hábitat, como la tala de madera, el pastoreo de ganado y la recolección de leña. Debido a esta destrucción, la diversidad de especies de mariposas puede disminuir y se sabe que existe una correlación entre la diversidad de mariposas y la diversidad de plantas.

Seguridad alimentaria y disminución de polinizadores

Además del desequilibrio del ecosistema provocado por la disminución de los polinizadores, puede poner en peligro la seguridad alimentaria . La polinización es necesaria para que las plantas continúen con sus poblaciones y 3/4 de las especies de plantas que contribuyen al suministro de alimentos del mundo son plantas que requieren polinizadores. Los insectos polinizadores, como las abejas, son grandes contribuyentes a la producción de cultivos, estos insectos polinizan más de 200 mil millones de dólares en especies de cultivos. Los polinizadores también son esenciales porque mejoran la calidad de los cultivos y aumentan la diversidad genética, lo cual es necesario para producir frutos con valor nutricional y sabores variados. Los cultivos que no dependen de los animales para la polinización sino del viento o la autopolinización, como el maíz y la patata, han duplicado su producción y constituyen una gran parte de la dieta humana, pero no aportan los micronutrientes necesarios. Los nutrientes esenciales que son necesarios en la dieta humana están presentes en las plantas que dependen de los polinizadores animales. Ha habido problemas con las deficiencias de vitaminas y minerales y se cree que si las poblaciones de polinizadores continúan disminuyendo, estas deficiencias serán aún más prominentes.

Redes planta-polinizador

Los polinizadores silvestres suelen visitar una gran cantidad de especies de plantas y las plantas son visitadas por una gran cantidad de especies de polinizadores. Todas estas relaciones juntas forman una red de interacciones entre plantas y polinizadores. Se encontraron similitudes sorprendentes en la estructura de las redes que consisten en las interacciones entre plantas y polinizadores. Se encontró que esta estructura es similar en ecosistemas muy diferentes en diferentes continentes, que consisten en especies completamente diferentes.

La estructura de las redes planta-polinizador puede tener grandes consecuencias en la forma en que las comunidades de polinizadores responden a condiciones cada vez más duras. Los modelos matemáticos, que examinan las consecuencias de esta estructura de red para la estabilidad de las comunidades de polinizadores, sugieren que la forma específica en que se organizan las redes planta-polinizador minimiza la competencia entre polinizadores e incluso puede conducir a una fuerte facilitación indirecta entre polinizadores cuando las condiciones son duras. Esto significa que las especies polinizadoras juntas pueden sobrevivir en condiciones adversas. Pero también significa que las especies polinizadoras colapsan simultáneamente cuando las condiciones pasan por un punto crítico. Este colapso simultáneo se produce porque las especies polinizadoras dependen unas de otras para sobrevivir en condiciones difíciles.

Tal colapso de toda la comunidad, que involucra a muchas especies de polinizadores, puede ocurrir repentinamente cuando las condiciones cada vez más duras pasan a un punto crítico y la recuperación de tal colapso puede no ser fácil. La mejora en las condiciones necesarias para que los polinizadores se recuperen podría ser sustancialmente mayor que la mejora necesaria para volver a las condiciones en las que colapsó la comunidad de polinizadores.

Economía de la polinización comercial de abejas

El gráfico muestra el número de colonias de abejas en los EE. UU. desde 1982 hasta 2015,

Si bien hay entre 200 000 y 350 000 especies diferentes de animales que ayudan en la polinización, las abejas melíferas son responsables de la mayor parte de la polinización de los cultivos consumidos, proporcionando entre $ 235 y $ 577 mil millones de dólares en beneficios para la producción mundial de alimentos. Desde principios de 1900, los apicultores en los Estados Unidos comenzaron a alquilar sus colonias a los agricultores para aumentar el rendimiento de los cultivos de los agricultores, obteniendo ingresos adicionales al proporcionar polinización privatizada . A partir de 2016, el 41 % de los ingresos de un apicultor estadounidense promedio proviene de la prestación de dicho servicio de polinización a los agricultores, lo que lo convierte en la mayor proporción de sus ingresos, y el resto proviene de las ventas de miel, cera de abejas, subsidios gubernamentales, etc. Este es un ejemplo. de cómo una externalidad positiva , la polinización de los cultivos de la apicultura y la fabricación de miel, se tuvo en cuenta e incorporó con éxito en el mercado general de la agricultura. Además de ayudar a la producción de alimentos, el servicio de polinización brinda beneficios indirectos , ya que las abejas germinan no solo los cultivos, sino también otras plantas alrededor del área que se sueltan para polinizar, lo que aumenta la biodiversidad del ecosistema local . Hay aún más efectos secundarios a medida que la biodiversidad aumenta la resistencia de los ecosistemas para la vida silvestre y los cultivos. Debido a su función de polinización en la producción de cultivos, el Departamento de Agricultura de EE. UU . considera que las abejas comerciales son ganado . El impacto de la polinización varía según el cultivo. Por ejemplo, la producción de almendras en los Estados Unidos, una industria de $ 11 mil millones basada casi exclusivamente en el estado de California, depende en gran medida de las abejas importadas para la polinización de los almendros. La industria de la almendra utiliza hasta el 82% de los servicios en el mercado de la polinización. Cada febrero, alrededor del 60% de todas las colonias de abejas en los EE. UU. se trasladan al Valle Central de California .

Durante la última década, los apicultores de los EE. UU. informaron que la tasa de mortalidad de sus colonias de abejas se ha mantenido constante en alrededor del 30 % cada año, lo que hace que las muertes sean un costo comercial esperado para los apicultores. Si bien se desconoce la causa exacta de este fenómeno, según el Informe de progreso del trastorno del colapso de colonias del Departamento de Agricultura de EE. UU ., se puede atribuir a factores como la contaminación, los pesticidas y los patógenos a partir de las evidencias encontradas en las áreas de las colonias afectadas y en las colonias mismas. La contaminación y los pesticidas son perjudiciales para la salud de las abejas y sus colonias, ya que la capacidad de las abejas para polinizar y regresar a sus colonias se ve muy comprometida. Además, la Organización Mundial de la Salud determina que el Valle Central de California es el lugar con la peor contaminación del aire del país . Las abejas polinizadoras de almendras, aproximadamente el 60% de las abejas en los EE. UU. como se mencionó anteriormente, se mezclarán con abejas de miles de otras colmenas provistas por diferentes apicultores, haciéndolas exponencialmente susceptibles a enfermedades y ácaros que cualquiera de ellas podría portar. Las muertes no se detienen en las abejas comerciales, ya que hay evidencia de un derrame significativo de patógenos a otros polinizadores, incluidos los abejorros silvestres, que infectan hasta el 35-100% de las abejas silvestres dentro de un radio de 2 km de la polinización comercial. La externalidad negativa de los servicios privados de polinización es la disminución de la biodiversidad a través de la muerte de abejas comerciales y silvestres.

El gráfico muestra el monto promedio en dólares por colonia que reciben los apicultores según el cultivo polinizado.

A pesar de perder alrededor de un tercio de su fuerza laboral cada año, los apicultores continúan alquilando sus abejas a las granjas de almendras debido a los altos salarios de la industria de las almendras. En 2016, una colonia alquilada para la polinización de almendras les dio a los apicultores un ingreso de $165 por colonia alquilada, alrededor de tres veces el promedio de otros cultivos que utilizan el servicio de alquiler de polinización. Sin embargo, un estudio reciente publicado en el Journal of Economic Entomology de Oxford Academic encontró que una vez que se consideran los costos de mantener abejas específicamente para la polinización de almendras, incluida la hibernación , el manejo de verano y las abejas moribundas de reemplazo, la polinización de almendras es apenas o no rentable para los apicultores promedio. .

Ver también

Referencias

notas

  • Crepet WL, Friis EM, Nixon KC (1991). "Evidencia fósil de la evolución de la polinización biótica [y discusión]". Transacciones Filosóficas: Ciencias Biológicas . 333 (1267): 187–195. doi : 10.1098/rstb.1991.0067 .
  • Dafni A, Kevan PG, esposo BC (2005). Biología práctica de la polinización . Enviroquest, Ltd ISBN 978-0-9680123-0-7.
  • Labandeira CC, Kvacek J, Mostovski MB (2007). "Gotas de polinización, polen y polinización de insectos de gimnospermas mesozoicas". taxón _ 56 (3): 663–695. doi : 10.2307/25065852 . JSTOR  25065852 .
  • Sihag RC (1997). Biología de la polinización: principios básicos y aplicados . Hisar: Rajendra Scientific Publishers. pags. 210.

Otras lecturas

  • Walker, Timothy (6 de octubre de 2020). Polinización: la relación duradera entre la planta y el polinizador . Prensa de la Universidad de Princeton. págs. 1–224. ISBN 9780691203751.

enlaces externos