En la cultura popular, hay dos cosas imborrables de Tarzán: su infinito grito y sus ágiles movimientos por la canopia de los bosques prendido a una liana. Lo primero puede ser atribuido solamente a la especie humana, pero ¿y lo segundo? ¿Es posible desplazarse por lianas o es tan solo una invención conveniente a la leyenda del niño-mono? Para contestar a esta cuestión parece evidente que deberíamos primero preguntarnos ¿qué es una liana? Este relato pretende ahondar en el escaso conocimiento de plantas que son esenciales en nuestros ecosistemas, pero todavía muy enigmáticas: las plantas trepadoras.

Las lianas han despertado la fascinación de científicos, exploradores y contadores de historias a lo largo de los siglos, por poseer un halo misterioso que ha alimentado la ciencia (real y ficción). Un claro ejemplo lo constituye la clásica película de Tarzán, en la que un joven salvaje se desplazaba a gran velocidad saltando de una copa de un árbol a otra ayudado por la flexibilidad de las plantas trepadoras colgantes. 

¿Qué es una planta trepadora?

¿Qué es una planta trepadora? Es aquella que, a pesar de crecer metros y metros de longitud, no es capaz de sostenerse por sí misma, tal y como lo hacen, por ejemplo, los árboles con sus gruesos troncos. La pregunta que surge es si esa particularidad supone algo ventajoso para estas plantas, y esta misma pregunta se la planteó Darwin en el siglo XIX, partiendo de la mera observación: desde un punto de vista de balance de energía, la aparente incompetencia de estas plantas para crecer en altura se basa en una optimización de recursos, es decir, en lugar de gastar la gran cantidad de energía que los árboles utilizan en desarrollar troncos para su sustento, lo invierten en producir muchas más hojas. De este modo, las lianas se sostienen generalmente en árboles, rocas o cualquier estructura sólida y alta, donde las fábricas de nutrientes, que son las hojas, pueden acceder a su recurso principal: la luz. Mientras que la cuestión del soporte está solventada, ¿cómo pueden hidratar esa gran cantidad de hojas? La respuesta la han proporcionado décadas de estudios fisiológicos en lianas pertenecientes a varios ecosistemas. Todas ellas comparten vasos conductores del agua de mayor tamaño, maximizando así el transporte de agua en un espacio de tallo mínimo. 

Podríamos pensar que las lianas son “errores” o “raras avis” de la evolución, y que no tienen tanta importancia como los árboles. Sin embargo, esto dista mucho de lo que dicen la mayor parte de evaluaciones científicas, que, a través de mediciones muy precisas, ha desmontado este mito. Las lianas constituyen una parte importantísima de la cobertura vegetal de los bosques, que pueden suponer, en los trópicos, hasta cerca de la mitad de la biomasa aérea. Su función en los bosques es esencial para la protección, ya que tejen una especie de telaraña que une a los árboles en altura, protegiéndolos contra huracanes, ciclones o tormentas, por ejemplo. Tarzán se aprovechó de esta red para poder desplazarse más rápido que cualquier animal terrestre, pero ¿sería creíble el transporte de este modo? Para poder razonarlo, hemos de girar la mirada hacia una fascinante rama de la ciencia: la biomecánica, que estudia las propiedades físicas de los compuestos naturales tales como la madera. Las lianas poseen una característica que las hace prácticamente mágicas, que es la capacidad de torsión. Los giros a los que somete su delgado tronco, además de abrazar árboles para sostenerse, le confieren una robustez inigualable, y, por tanto, soportan el gran peso que supone su canopia sin “resbalarse” hacia abajo. Esta inteligente apropiación de la física es además asimétrica: hacia abajo no se contrae, pero si las estiramos son flexibles. Y ésta flexibilidad es de la que se aprovechaba Tarzán con los extremos de las lianas que cuelgan de las ramas.

Hay lianas que nos dan alimentos muy importantes, como los kiwis, o la fruta de la pasión, entre otras muchas. Otras lianas nos ofrecen sus raíces para consumo humano, como la batata

Las personas más curiosas que han llegado hasta esta parte asumirán que las lianas surgieron después de los árboles y, aunque esto es verdad en parte, no está claro todavía si las primeras plantas con flor eran lianas o no. En nuestro último trabajo (en el IHSM-La Mayora) estudiamos la primera liana más primitiva que se conoce de entre las plantas con flor, perteneciente a un linaje ancestral, y que solamente crece en los bosques tropicales de Australia. En éste hablamos de cómo se transportan los nutrientes desde las hojas al resto de la planta, pero además sugerimos que, en su búsqueda constante por la luz, las primeras plantas con flor podrían haber sido lianas. De hecho, podría ser una solución muy sencilla en un entorno dominado por plantas arbóreas de un gran porte (como los grandes pinos), muchas de ellas ahora extintas, que generaban un sotobosque sombrío. Aunque esto no se puede demostrar porque, desafortunadamente, todavía no se conocen fósiles de esa familia de plantas para poder comparar.

En cualquier caso, las lianas son plantas que miran al cielo, buscan el sol. Hay lianas que nos dan alimentos muy importantes, como los kiwis, o la fruta de la pasión, entre otras muchas. Otras lianas nos ofrecen sus raíces para consumo humano, como la batata. Pero sin duda, la liana que más ha atraído e influido la trayectoria de la especie humana es la vid, y lo sigue haciendo. Pero esto, para otro capítulo.

Tanto la arquitectura como la ingeniería se han inspirado tradicionalmente en las formas de los árboles para las construcciones humanas. Los árboles son los organismos multicelulares más grandes que existen en la tierra. Su relevancia es tal que, desde que comenzaron a poblar los bosques hace casi 400 millones de años, han ido esculpiendo el ambiente del planeta tierra, y lo siguen haciendo. A pesar de su enorme importancia, los árboles son seres muy enigmáticos, y esto se debe a su formidable complejidad, así como a la diversidad de formas que existen. Pero lo que sabemos de ellos integra, de un modo fascinante, disciplinas que van desde la biología hasta las matemáticas, la física o la hidrodinámica.

La morfología tan regular de los árboles llevó a que Leonardo da Vinci, hace 500 años, en su búsqueda continua de las proporciones del mundo natural, observase que las ramificaciones seguían un patrón matemático determinado, y predijo que se dividían a modo de fractal: eran divisiones del tallo principal, de modo que, si las pudiésemos unir todas, el tronco se continuaría en una gran columna. Estas observaciones fueron recogidas en los cuadernos de Leonardo, pero pasaron relativamente desapercibidas para los biólogos a lo largo de los siglos. Sin embargo, se recuperaron hace unos cuantos años por los fisiólogos de plantas para poder entender si esas leyes que regían la ramificación jugaban un papel en su principal función, que es el transporte de agua desde el suelo hasta las hojas.

Los tallos se encargan del transporte de agua hasta las hojas a distancias que pueden llegar, en los árboles más altos como las secuoyas, hasta 100 metros. Estas enormes distancias cuestionaron cómo era posible que el agua llegase tan alto, desafiando las leyes de la física y la termodinámica. No fue hasta principios del S. XX cuando se concluyó que el agua ascendía por succión, ya que el agua, al no comprimirse ni dilatarse, forma una columna continua al ser succionada por las hojas. Por tanto, se requería que existiese un tubo continuo que llevase el agua desde las raíces a las hojas. Sin embargo, todos los cálculos teóricos que asumían un tubo continuo, llevaban a que las presiones necesarias para elevar el agua serían gigantescas (mucho menores que el vacío), e inviables para cualquier sistema biológico. La solución del enigma estaba en la propia estructura de los tubos, cuyo diámetro no es, en la mayoría de los casos, mayor que el de un pelo, y, además, poseen paredes muy robustas compuestas por un material muy resistente, la lignina. De este modo, a lo largo de millones de años de evolución, estos microtubos han desarrollado la capacidad de soportar enormes presiones negativas, comparables (en sentido inverso) al neumático de un camión, ¡y sin abombarse hacia dentro! Esto es así incluso para árboles enormes como las secuoyas. Millones de microtubos se unen entre sí para formar lo que conocemos como madera, que, a pesar de su aspecto compacto, es en realidad un material poroso por el que circula una gran cantidad de agua, y cuyo nombre técnico es el xilema. Un ejemplo de la tensión a la que está sometida el xilema relleno de agua se observa cuando un rayo cae sobre un árbol. Esa energía inmediata evapora súbitamente el agua del xilema y, al expandirse el vapor, provoca una explosión que parte el árbol en dos.

En realidad, el xilema se conoce desde hace siglos, ya que visualmente compone no solo la madera, sino también las venas de las hojas. Sin embargo, alrededor del xilema de los árboles, existe una capa casi imperceptible entre la madera y la corteza que es esencial para su crecimiento y supervivencia. Este tejido, hermano del xilema, se descubrió hace unos 200 años, y se conoce como floema. A pesar de no ocupar mucho espacio, las unidades que componen el floema son también tubos microscópicos continuos, con paredes muy finas y un diámetro veinte veces menor que el de un pelo. Aunque se está comenzando a conocer en detalle el funcionamiento del floema en los árboles, los últimos descubrimientos son asombrosos.

El floema transporta los productos de la fotosíntesis (fundamentalmente azúcares) desde las hojas a todas las partes en crecimiento de los árboles, como por ejemplo las raíces. Discurre en paralelo al xilema, y además funciona de modo inverso, es decir, utiliza presiones positivas, de un modo análogo al sistema circulatorio animal, pero con la diferencia esencial de que, en los animales, es una bomba (el corazón) la que impulsa el transporte del fluido a través de canales, mientras que el floema utiliza la física. ¿Cómo? En las hojas, el xilema y el floema tienen terminaciones unidas. El agua del xilema difunde hacia los tubos del floema por ósmosis: al generarse una concentración de azúcares alta dentro del floema, el agua tiende a entrar por difusión, lo que crea una especie de almíbar que lleva la energía necesaria para el crecimiento a todas las partes de la planta. Recientemente surgió la pregunta de cómo era posible que esas presiones fueran capaces de transportar este almíbar a largas distancias. Nuevamente, la respuesta se encontró en la arquitectura de este tejido. El transporte se facilita hacia la base del tronco gracias al incremento gradual del tamaño de los tubos que componen este eje continuo, y posibilitan que las presiones generadas en las hojas sean biológicamente razonables, al contrario de lo que ocurriría si el tubo continuo no cambiase de diámetro. Por tanto, solamente ajustando las dimensiones de los tubos en cada rama, las plantas son capaces de transportar los azúcares a grandes distancias, y así alcanzar crecimientos en altura increíbles.

En el IHSM ´La Mayora´ en Málaga, realizamos mediciones muy precisas de los tubos que componen tanto el xilema como el floema en árboles frutales, lo que nos permite entender mejor cómo utilizan el agua frutales subtropicales de gran importancia en la agricultura del sur de España, como por ejemplo el chirimoyo o el mango. Además, estudiamos cómo la duplicación natural del número de cromosomas en algunas de estas plantas -dando lugar a individuos poliploides-, modifica el tamaño de estos conductos vasculares, con enormes consecuencias en su capacidad de uso del agua, lo que repercute en la optimización del agua de riego. Pero más sorprendente es el hecho de que las ramificaciones de estos tubos dentro de las ramas, ¡obedecen las leyes descritas por Leonardo da Vinci hace 500 años!

Mira el manzano de tu jardín, el roble que hay en los bosques de tu pueblo… Admíralos como lo hizo hace siglos Leonardo Da Vinci. Admira cada árbol porque estás ante una magnífica obra de ingeniería vegetal.