El geotropismo o gravitropismo es el movimiento de las estructuras vegetales en su desarrollo respecto al suelo, pudiendo ser positivo o negativo. En el primer caso la estructura tiende a desarrollarse en dirección al suelo, mientras que cuando es negativo la estructura crece en sentido contrario al suelo. Generalmente las raíces presentan gravitropismo positivo y los tallos gravitropismo negativo.
El término geotropismo fue acuñado por el botánico alemán Albert Bernhard Frank en 1868, quien combinó el prefijo griego geō- (tierra), el sustantivo –tropos (dirigido) y el sufijo –ismus (acción o movimiento).También se emplea como sinónimo el término gravitropismo, donde el prefijo gravi– hace referencia a la fuerza de la gravedad.
Por tanto, las plantas, como todo ser vivo, experimentan un proceso de desarrollo, produciendo diversas estructuras que aumentan de tamaño y volumen. Cada estructura cumple determinadas funciones, por ejemplo las hojas deben captar la energía solar, realizar la fotosíntesis y transpirar.
Los tallos y ramas transportan alimento y agua, y soportan hojas, flores y frutos. Por su parte, las raíces absorben agua y sustancias minerales. Para cada función, los distintos órganos requieren crecer en una determinada dirección, venciendo o no a la fuerza de la gravedad.
[toc]
Geotropismo positivo
Se denomina geotropismo positivo al movimiento que realiza un órgano vegetal en dirección hacia el centro de la Tierra. Por tanto, el órgano en cuestión no ofrece resistencia a la gravedad terrestre y crece apoyado en dicha fuerza.
Modelo de Cholodny-Went
Los tropismos o movimientos diferenciales de los órganos vegetales se explican de acuerdo al modelo propuesto por dos investigadores, Cholodny y Went. El modelo explica que el crecimiento diferencial ocurre por la distribución lateral diferencial de la hormona llamada auxina, la cual se acumula más de un lado del tallo o de la raíz que del otro.
En el tallo, el lado donde se acumula más auxina crece más respecto al otro y en la raíz el efecto es el contrario (el lado donde se acumula más auxina crece menos). Esto explica que al colocar una plántula horizontalmente, la raíz crece hacia abajo (geotropismos positivo) y el tallo se orienta hacia arriba (geotropismo negativo).
La acción diferencial de la auxina entre el tallo y la raíz es debido a que esta hormona actúa de forma distinta según su concentración. En los tallos una determinada concentración estimula el crecimiento de las células, mientras que esa misma concentración en la raíz lo inhibe.
Los estatolitos y la gravedad
En la mayoría de las raíces, hay una estructura conocida como caliptra, que está ubicada hacia el ápice y presentan unas células especializadas (estatocitos). Dentro de estas células hay numerosos amiloplastos (plastidios ricos en granos de almidón).
El almidón de los estatocitos es más denso que el almidón común y las estructuras que lo acumulan se llaman estatolitos. Debido a esta mayor densidad, los granos de almidón son sensibles a la atracción gravitacional, así que se desplazan hacia abajo.
Este desplazamiento ejerce una acción mecánica en el sistema que transporta la hormona auxina. Por tanto, la hormona se acumula en mayor proporción del lado más orientado hacia abajo en la raíz.
Como en la raíz las concentraciones de auxinas son altas, se inhibe el crecimiento en un lado determinado. Al alargarse un lado más que el otro, se invierte la relación y las auxinas se concentran en el lado opuesto, orientando el crecimiento de la raíz hacia abajo.
Geotropismo negativo
En el geotropismo negativo, el órgano vegetal desarrolla un movimiento de crecimiento en dirección contraria al centro de la Tierra. Por tanto, dicho órgano debe vencer a la gravedad terrestre que por naturaleza atrae a su masa hacia el suelo.
Este fenómeno está vinculado a otro, el fototropismo, que es la orientación del crecimiento hacia la luz (positivo) o en dirección contraria a esta (negativo).
Los fitocromos y la luz (fototropismo)
Las fototropinas son las proteínas responsables del crecimiento del tallo hacia la luz (fototropismo positivo), que implica a su vez un geotropismo negativo. Esto ocurre porque ante la luz, las fototropinas se activan y promueven el desplazamiento de las auxinas.
Las auxinas se desplazan al lado sombreado, porque al parecer la luz inactiva la auxina cuya concentración disminuye del lado iluminado. Las auxinas son hormonas de crecimiento (afectan la elongación o alargamiento de las células), y por tanto el lado sombreado del tallo crece más que el soleado y se orienta hacia la luz.
Estatolitos y la luz
Por otra parte, se ha comprobado que la luz inhibe la formación de las células especializadas que contienen estatolitos. Así en el hipocótilo (parte baja del tallo de la plántula) inicialmente hay estatolitos, que al quedar expuestos a la luz se transforman en cloroplastos.
Ejemplos de geotropismo
Geotropismo positivo de raíces
La mayoría de las raíces presentan geotropismo positivo y por esto en la casi totalidad de los casos, al arrancar una hierba del suelo observamos sus raíces orientadas hacia abajo.
De hecho, incluso en aquellas plantas donde surgen raíces desde las bases de tallos (raíces adventicias), estas se orientan hacia abajo hasta penetrar la tierra.
Geotropismo negativo de raíces
Hay algunos ejemplos de raíces que presentan geotropismo negativo (crecen hacia arriba), como las neumorrizas. Estas son raíces respiratorias que se presentan en especies del manglar, como el mangle negro (Avicennia germinans) y el mangle blanco (Laguncularia racemosa).
Estas raíces surgen verticalmente desde las raíces sumergidas en el pantano salino y poseen poros llamados neumatóforos. Estos neumatóforos permiten el intercambio de gases, dado el ambiente pobre en oxígeno donde se desarrollan las raíces.
Geotropismo negativo de tallos
Es el caso más común en tallos, ya que estos órganos requieren elevarse del suelo para exponer las hojas a la luz solar. Al observar el crecimiento de cualquier árbol se percibe como su ápice va dirigiendo el crecimiento en sentido vertical, alejándose del suelo.
Geotropismo positivo de tallos
Hay casos de tallos que en lugar de crecer hacia arriba lo hacen en forma subterránea. Tal es el caso de los rizomas y tubérculos, por ejemplo el jengibre (Zingiber officinale) y la papa o patata (Solanum tuberosum).
Geotropismo positivo del pedúnculo floral
Por último, existen casos de tallos florales que crecen hasta enterrarse en el suelo y desarrollar allí sus frutos. Por ejemplo, las flores del maní o cacahuate (Arachis hypogaea), luego de la fecundación prolongan el pistilo hasta enterrarse en el suelo y los frutos (vainas) crecen bajo tierra (geocarpia).
Referencias
- Azcón-Bieto, J. y Talón, M. (2008). Fundamentos de fisiología Vegetal. 2 da ed. McGraw-Hill Interamericana.
- Bidwell, R.G.S. (1995). Fisiología Vegetal. Primera edición en español. AGT Editor, S.A.
- Calow P (Ed.)(1998). The encyclopedia of ecology and environmental management. Blackwell Science Ltd.
- Izco, J., Barreno, E., Brugués, M., Costa, M., Devesa, J.A., Frenández, F., Gallardo, T., Llimona, X., Prada, C., Talavera, S. Y Valdéz, B. (2004). Botánica.
- Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H. and Heller, H. C. (2001). Life. The science of biology.
- Raven, P., Evert, R. F. and Eichhorn, S. E. (1999). Biology of plants.