Polinización, Tipos, Mecánica, La evolución de las interacciones planta/polinizador, En la agricultura, Impactos ambientales

La polinización es el proceso por el cual se transfiere el polen en la reproducción de plantas, permitiendo de este modo la fecundación y la reproducción sexual.

A pesar de la percepción común de que los granos de polen son gametos, como las células de esperma de animales, esto es incorrecto, la polinización es una fase en la alternancia de generaciones. Cada grano de polen es una planta haploide masculina, un gametofito, adaptado para ser transportado a la gametofito femenino, donde se puede lograr la fertilización mediante la producción del gameto masculino.

Como tal, el Angiospermas éxito grano de polen que contiene los gametos masculinos es transportado al estigma, donde germina y el tubo polínico crece por el estilo al ovario. Sus dos gametos se desplazan por el tubo para que el gametofito que contiene los gametos femeninos se llevan a cabo dentro del carpelo. Un núcleo se fusiona con los cuerpos polares para producir los tejidos del endospermo, y el otro con el óvulo para producir el embrión de ahí el término: "doble fecundación".

En las gimnospermas el óvulo no está contenida en un carpelo, pero expuesto en la superficie de un órgano de soporte dedicado, tales como la escala de un cono, de modo que la penetración de tejido carpelo es innecesaria. Los detalles del proceso varían de acuerdo a la división de gimnospermas en cuestión.

La parte receptiva del carpelo se llama un estigma de las flores de las angiospermas. La parte receptiva del óvulo gimnospermas se llama micropilo. La polinización es un paso necesario en la reproducción de plantas con flores, lo que resulta en la producción de descendencia que son genéticamente diversa.

El estudio de la polinización reúne a muchas disciplinas, como la botánica, horticultura, entomología y ecología. El proceso de polinización como una interacción entre la flor y el vector fue tratado por primera vez en el siglo 18 por Christian Konrad Sprengel. Es importante en la horticultura y la agricultura, porque fructificación depende de la fertilización, que es el resultado de la polinización.

Tipos

Abiótico

Polinización abiótica se refiere a situaciones en las que la polinización es mediada y sin la participación de otros organismos. Sólo el 10% de las plantas con flores son polinizadas sin ayuda animal. La forma más común de la polinización abióticos, anemophily, es la polinización por el viento. Esta forma de polinización es predominante en la mayoría de las gramíneas, coníferas, y muchos árboles de hoja caduca. Hidrofilia es la polinización por el agua, y se produce en las plantas acuáticas que liberan su polen directamente en el agua circundante. Alrededor del 80% de toda la polinización de las plantas es biótico. En las gimnospermas, la polinización biótica es generalmente incidental cuando ocurre, aunque algunas gimnospermas y sus polinizadores están mutuamente adaptadas para la polinización. Los ejemplos más conocidos son probablemente los miembros de las Cycadales orden y especies asociadas de escarabajos. La mayoría de conífera son anemófila, sino que dependen de la polinización por el viento. De las especies de polinización abiótica, el 98% son anemófila y 2% hidrófilo, es polinizada por el agua.

Biotic

Más comúnmente, el proceso de polinización requiere polinizadores: organismos que llevan o se mueven los granos de polen de la antera a la parte receptiva del carpelo o pistilo. Esta es la polinización biótica. Las diferentes características de flores que atraen a un tipo diferente de polinizadores o de otra que se conoce como síndrome de polinización. Alrededor de 200.000 variedades de animales polinizadores están en la naturaleza, la mayoría de ellas son insectos.

Entomophily, la polinización por los insectos, a menudo se produce en las plantas que se han desarrollado los pétalos de colores y un fuerte olor para atraer a los insectos, tales como abejas, avispas y, ocasionalmente, hormigas, escarabajos, polillas y mariposas y moscas. La existencia de la polinización por insectos se remonta a la era de los dinosaurios.

En zoofilia, la polinización es realizada por vertebrados como las aves y los murciélagos, en particular, colibríes, pájaros sol, spiderhunters, honeyeaters y murciélagos de la fruta. Plantas adecuadas para el uso de los murciélagos o polillas como polinizadores típicamente tienen pétalos de color blanco y un olor fuerte, mientras que las plantas que utilizan las aves como polinizadores tienden a desarrollar pétalos rojos y raramente desarrollan un olor.

Polinización antropofilia por los seres humanos, a menudo polinización artificial utilizado en técnicas de hibridación.

Insectos polinizadores como las abejas, abejorros y mariposas se han observado para participar en la constancia de flores, lo que significa que es más probable que la transferencia de polen a otras plantas misma especie. Esto puede ser beneficioso para los polinizadores, como constancia floral evita la pérdida de polen durante los vuelos interespecíficas y polinizadores de obstrucción estigmas con polen de otras especies de flores. También mejora la probabilidad de que el polinizador encontrará flores productivos fácilmente accesible y reconocible por pistas familiares.

Mecánica

La polinización se puede lograr mediante la polinización cruzada o por auto-polinización:

  • La polinización cruzada, también llamado alogamia, se produce cuando el polen se entrega a una flor de una planta diferente. Plantas adecuadas para outcross o polinización cruzada con frecuencia tienen estambres más altos que carpelos o utilizar otros mecanismos para asegurar mejor la propagación de polen a las flores de otras plantas.
  • La autopolinización ocurre cuando el polen de una flor poliniza la misma flor o de otras flores del mismo individuo. Se cree que han evolucionado en condiciones cuando los polinizadores no eran fiables vectores para el transporte de polen, y más a menudo se observa en las especies anuales de corta duración y las plantas que colonizan nuevas ubicaciones. La autopolinización puede incluir autogamia, donde el polen se mueve a la parte hembra de la misma flor; o geitonogamia, cuando el polen se transfiere a otra flor de la misma planta. Las plantas adaptadas a la libre fertilizar a menudo tienen estambres similares y longitudes carpelo. Las plantas que se polinizan a sí mismos y producir descendencia viable se denominan auto-fértil. Las plantas que no pueden fertilizar a sí mismos se llaman auto-estéril, una condición que obliga a cruzar la polinización para la producción de crías.
  • Cleistogamia: es la auto-polinización que se produce antes de la apertura de la flor. El polen se libera de la antera dentro de la flor o el polen de la antera crece un tubo por el estilo a los óvulos. Es un tipo de reproducción sexual, en contraste con los sistemas asexuales tales como la apomixis. Algunas flores cleistógamas nunca abren, en contraste con las flores chasmogamous que se abren y son polinizadas. Flores cleistógamas por necesidad son plantas auto-compatibles o auto-fértil. Muchas plantas son auto-incompatibles, y estas dos condiciones son puntos extremos de una línea continua.

Polinización requiere considerar los polinizadores. Los términos "polinizador" y "polinizador" se confunden a menudo: un polinizador es el agente que se mueve el polen, ya se trate de abejas, moscas, murciélagos, polillas, o aves; un polinizador es la planta que sirve como la fuente de polen para la otra plantas. Algunas plantas son auto-fértiles o auto-compatible y puede polinizar a sí mismos. Otras plantas tienen barreras químicas o físicas a la libre polinización.

En la agricultura y la horticultura de gestión de la polinización, un buen polinizador es una planta que proporciona compatibles, el polen y las floraciones viable y abundante al mismo tiempo que la planta que ha de ser polinizada o tiene polen que pueden almacenarse y utilizarse cuando sea necesario para polinizar la deseada flores. La hibridación es la polinización efectiva entre las flores de diferentes especies, o entre diferentes líneas de mejoramiento o poblaciones. véase también la heterosis.

Los melocotones se consideran auto-fértiles debido a un cultivo comercial puede ser producido sin la polinización cruzada, aunque la polinización cruzada por lo general da una mejor cosecha. Las manzanas se consideran auto-incompatible, porque un cultivo comercial debe polinización cruzada. Muchas variedades de árboles frutales comerciales son clones injertados, genéticamente idénticos. Un bloque huerto de manzanas de una variedad es genéticamente una sola planta. Muchos productores consideran ahora esto un error. Una forma de corregir este error es injertar una rama de un polinizador adecuado cada seis árboles más o menos.

Vectores del polen

Vectores del polen bióticos son animales, generalmente insectos, sino también reptiles, aves, mamíferos y otros varios, que habitualmente transportan polen y juegan un papel en la polinización. Esto es por lo general como resultado de sus actividades al visitar las plantas para la alimentación, la cría o refugio. El polen se adhiere a partes del vector del cuerpo tales como la cara, las piernas, las piezas bucales, pelo, plumas, y las manchas húmedas; dependiendo del vector particular. Este transporte es vital para la polinización de muchas especies de plantas.

Cualquier tipo de animal que visita a menudo se encuentra con flores o es probable que sea un vector de polen en cierta medida. Por ejemplo, una araña cangrejo que se detiene en una flor por un tiempo y luego se mueve en, puede llevar el polen de paso, pero más vectores de polen de gran interés son los que habitualmente visitan las flores para alguna actividad funcional. Pueden alimentarse de polen, o de los órganos de la planta, o en las secreciones de plantas tales como el néctar, y llevar a cabo actos de la polinización en el camino. Muchas plantas tienen flores que favorecen a determinados tipos de polinizadores sobre todos los demás. Esto no tiene por qué ser siempre una estrategia efectiva, debido a que algunas flores que son de tal forma que los polinizadores favor que pasan por sus anteras y estigmas en el camino hacia el néctar, pueden conseguir robado por las hormigas que son lo suficientemente pequeños para pasar por alto los canales normales o por las abejas de lengua corta que muerden a través de las bases de los tubos de la corola profundas al néctar abstracta en el extremo opuesto de las anteras y el estigma. Sin embargo, en general, las plantas que se basan en vectores del polen tienden a ser adaptado a su tipo particular de vector, por ejemplo día de polinización especies tienden a ser de colores brillantes, pero si son polinizadas en gran medida por los pájaros o mamíferos especializados, que tienden a ser más grandes y tienen grandes recompensas de néctar que las especies que son estrictamente de insectos de polinización. También tienden a extender sus beneficios en períodos más largos, con estaciones de floración largo, sus polinizadores especializados serían propensos a morir de hambre si la temporada de polinización eran demasiado cortos.

En cuanto a los tipos de polinizadores, se conocen polinizadores reptil, pero forman una minoría en la mayoría de situaciones ecológicas. Ellos son los más frecuentes y más ecológicamente significativos en los sistemas insulares, donde los insectos ya veces también las poblaciones de aves pueden ser inestables y menos ricos en especies. Adaptación a la falta de alimentos de origen animal y de la presión de depredación, por lo tanto, podría favorecer cada vez más reptiles herbívoros y más dispuestos a alimentarse de polen y néctar. La mayoría de las especies de lagartos en las familias que parecen ser importantes en la polinización parecen llevar el polen sólo incidentalmente, especialmente las especies más grandes como Varanidae y Iguanidae, pero sobre todo varias especies del gekkonidae son polinizadores activos, por lo que es al menos una especie de el Lacertidae, Podarcis lilfordi, que poliniza varias especies, pero en particular es el principal polinizador de dendroides Euphorbia en varias islas del Mediterráneo.

Los mamíferos no se piensa generalmente en como polinizadores, pero algunos roedores, murciélagos y marsupiales son polinizadores importantes y algunos incluso se especializan en este tipo de actividades. En Sudáfrica ciertas especies de Protea están adaptadas a la polinización por los roedores y musarañas elefante. Las flores nacen cerca del suelo, se olían a levadura, ni colores, y sunbirds rechazan el néctar con su alto contenido de xilosa. Los ratones aparentemente pueden digerir la xilosa y que comer grandes cantidades de polen. En Australia la polinización por vuelo, vuelo sin motor y los mamíferos terrestres se ha demostrado.

Ejemplos de vectores del polen incluyen muchas especies de avispas, que trasladan el polen de muchas especies de plantas, siendo potencial o incluso polinizadores eficientes.

La evolución de las interacciones planta/polinizador

El primer registro fósil para la polinización de las plantas es abióticos helechos como en el período Carbonífero tardío. Las gimnospermas muestran evidencia de polinización biótica ya en el período Triásico. Muchos granos de polen fosilizados muestran características similares al polen biótica dispersa hoy. Por otra parte, el contenido intestinal, las estructuras del ala, y morfologías aparato bucal de los escarabajos y moscas fosilizados indican que actuaron como primeros polinizadores. La asociación entre escarabajos y angiospermas durante el Cretácico temprano llevó a paralelo radiaciones de las angiospermas y los insectos en el Cretácico tardío. La evolución de los néctares de flores tardías Cretácico señala el comienzo del mutualismo entre los himenópteros y angiospermas.

En la agricultura

Gestión polinización es una rama de la agricultura que busca proteger y mejorar nuestros polinizadores e implica a menudo la cultura y la adición de los polinizadores en situaciones de monocultivo, como los frutales comerciales. El mayor evento de la polinización gestionada en el mundo está en huertos de almendros de California, donde casi la mitad de las abejas de miel de Estados Unidos se transportan en camiones a los huertos de almendros cada primavera. Cosecha de manzana de Nueva York requiere alrededor de 30.000 colmenas, cosecha de arándanos de Maine utiliza alrededor de 50.000 colmenas cada año.

Las abejas también son llevados a las plantaciones comerciales de pepinos, calabazas, melones, fresas, y muchos otros cultivos. Las abejas no son los únicos polinizadores gestionados: también se plantean algunas otras especies de abejas como polinizadores. El leafcutter abeja alfalfa es un polinizador importante para las semillas de alfalfa en el oeste de Estados Unidos y Canadá. Los abejorros son cada vez más elevadas y ampliamente utilizados para los tomates de invernadero y otros cultivos.

La importancia ecológica y económica de la polinización natural por insectos a los cultivos agrícolas, la mejora de su calidad y cantidad, es cada vez más apreciado y ha dado lugar a nuevas oportunidades financieras. La proximidad de un bosque o praderas silvestres con los polinizadores nativos cerca de los cultivos agrícolas, como las manzanas, almendras o el café puede mejorar su rendimiento en un 20%. Los beneficios de los polinizadores nativos pueden dar lugar a los propietarios forestales que exigen el pago de su contribución a los resultados de los cultivos mejorados - un ejemplo sencillo del valor económico de los servicios ecológicos.

El Instituto Americano de Ciencias Biológicas informa que la polinización por insectos nativos guarda la economía agrícola de Estados Unidos casi se estima que 3,1 mil millones dólares anualmente a través de la producción de cultivos naturales, la polinización produce unos 40 millones de dólares en productos cada año en los Estados Unidos solamente.

La polinización de los cultivos de alimentos se ha convertido en un problema ambiental, debido a dos tendencias. La tendencia de los medios de monocultivo que se necesitan mayores concentraciones de polinizadores en el momento de la floración que nunca, sin embargo, el área es forraje de baja o incluso mortal para las abejas para el resto de la temporada. La otra tendencia es la disminución de las poblaciones de polinizadores, debido al mal uso de pesticidas y el uso excesivo, las nuevas enfermedades y parásitos de las abejas, la tala tala rasa, el declive de la apicultura, el desarrollo suburbano, la eliminación de setos y otros hábitats de las granjas, y la preocupación pública acerca de las abejas. Fumigación aérea generalizada para los mosquitos debido a los temores del Nilo Occidental causa una aceleración de la pérdida de los polinizadores.

EE.UU. La solución a la escasez de polinizadores, hasta ahora, ha sido para los apicultores comerciales para convertirse en contratistas de polinización y para migrar. Así como las cosechadoras siguen la cosecha de trigo de Texas a Manitoba, los apicultores siguen la flor, de sur a norte, para proporcionar la polinización de muchos cultivos diferentes.

Impactos ambientales

La pérdida de los polinizadores, también conocido como la disminución de polinizadores se ha observado en los últimos años. Las pérdidas observadas podrían tener impactos económicos significativos. Las posibles explicaciones para la disminución de polinizadores incluyen la destrucción del hábitat, los pesticidas, el parasitismo/enfermedades, y otros.