Las plantas alpinas son plantas que crecen en un clima alpino , que se produce a gran altitud y por encima de la línea de árboles . Hay muchas especies de plantas y taxones diferentes que crecen como una comunidad vegetal en estas tundras alpinas . [1] Estos incluyen pastos perennes , juncos , hierbas , plantas de cojín , musgos y líquenes . [2] Las plantas alpinas están adaptadas a las duras condiciones del entorno alpino, que incluyen bajas temperaturas, sequedad, radiación ultravioleta, viento, sequía, suelo pobre en nutrición y una temporada de crecimiento corta.
Algunas plantas alpinas sirven como plantas medicinales .
Las plantas alpinas se encuentran en la tundra : un tipo de región natural o bioma que no contiene árboles. La tundra alpina se encuentra en las montañas de todo el mundo. Pasa a ser un bosque subalpino por debajo de la línea de árboles; los bosques atrofiados que se encuentran en el ecotono bosque-tundra se conocen como Krummholz . A medida que aumenta la altitud, termina en la línea de nieve, donde la nieve y el hielo persisten durante el verano, también conocida como zona nival.
Las plantas alpinas no se limitan a elevaciones más altas . Sin embargo, las áreas de gran altitud tienen una ecología diferente a las que crecen en latitudes más altas. [3] Una de las mayores distinciones es que el límite inferior de un área alpina tropical es difícil de definir debido a una mezcla de perturbaciones humanas, climas secos y una línea de árboles naturalmente ausente. [4] La otra diferencia importante entre la ecología tropical y ártico-alpina son las diferencias de temperatura. Los trópicos tienen un ciclo de verano/invierno todos los días, mientras que las latitudes más altas permanecen frías tanto de día como de noche. En las latitudes del norte, el principal factor a superar es el frío. Los procesos de acción de las heladas tienen un fuerte efecto sobre el suelo y la vegetación de las regiones ártico-alpinas. [5] Las regiones alpinas tropicales también están sujetas a estas condiciones, pero rara vez ocurren. Debido a que las áreas alpinas del norte cubren un área enorme, puede ser difícil generalizar las características que definen la ecología. [6] Un factor en la ecología alpina es el viento en un área. La poda eólica es una vista común dentro de las regiones alpinas del norte. Junto con la poda eólica, la erosión eólica de las capas de vegetación es una imagen común en todo Alaska . [7]
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Las hierbas perennes de larga vida son el tipo de planta más común en los ambientes alpinos, y la mayoría tiene un sistema de raíces y/o rizomas grandes y bien desarrollados. [8] Estos sistemas subterráneos almacenan carbohidratos durante el invierno que luego se utilizan en la primavera para el desarrollo de nuevos brotes. [8] Algunas especies de saxífragas tienen sistemas de raíces pequeños, pero son perennes . [8] Las hojas de estas plantas almacenan energía en forma de carbohidratos y lípidos . [8] Las plantas alpinas entran en latencia vegetativa al final del período de crecimiento, formando brotes perennes con el fotoperíodo que se acorta . [8]
El establecimiento de las plántulas es muy lento y ocurre con menos frecuencia que la reproducción vegetativa . [8] En el primer año de crecimiento de las plantas alpinas perennes, la mayor parte del fotosintato se utiliza para establecer un sistema de raíces estable que se utiliza para ayudar a prevenir la desecación y para el almacenamiento de carbohidratos durante el invierno. [8] En este año, la planta puede producir algunas hojas verdaderas, pero por lo general, solo se producen los cotiledones . [8] Por lo general, las plantas tardan algunos años en establecerse bien. [8]
Las plantas alpinas pueden existir en elevaciones muy altas, desde 300 a 6.000 metros (1.000 a 20.000 pies), dependiendo de la ubicación. [8] [9] Por ejemplo, hay un musgo que crece a 6.480 m (21.260 pies) en el Monte Everest . [9] Arenaria bryophylla es la planta con flores más alta del mundo, ya que crece a una altura de hasta 6.180 m (20.280 pies). [10]
Para sobrevivir, las plantas alpinas están adaptadas a las condiciones de las grandes elevaciones, que incluyen frío, sequedad, altos niveles de radiación ultravioleta y dificultad de reproducción. Estas condiciones están vinculadas a la pendiente topográfica, que en última instancia afecta la diversidad y distribución de las plantas. [11] Esto se debe a que las pendientes más pronunciadas provocan una erosión más rápida del suelo, lo que a su vez impide el crecimiento de las plantas, la distribución de las semillas y el asentamiento de las mismas. Además, la pendiente de la topografía afecta directamente a muchos otros factores abióticos, como la temperatura, la radiación solar, el contenido de humedad y el contenido nutricional del suelo.
La mayoría de las plantas alpinas se enfrentan a temperaturas extremas en algún momento de sus vidas. Hay varias formas en que una planta puede sobrevivir a estos extremos. Las plantas pueden evitar la exposición a bajas temperaturas utilizando diferentes formas de fenología estacional , morfología o mediante una preferencia de forma de crecimiento variable. Una forma es ocultar la mayor parte de la planta en el suelo y dejar que solo las flores y las hojas estén expuestas al aire. [12] También pueden evitar la congelación de sus tejidos expuestos aumentando la cantidad de solutos en sus tejidos, conocida como depresión del punto de congelación . Otro método, algo similar, que las plantas pueden usar para evitar la congelación es el sobreenfriamiento , que evita la cristalización del hielo dentro de los tejidos de la planta. Estos métodos solo son suficientes cuando la temperatura es solo moderadamente fría. En la zona alpina, las temperaturas suelen ser lo suficientemente bajas como para que estos métodos no sean suficientes. [13] Cuando las plantas necesitan una solución más permanente, pueden desarrollar tolerancia a la congelación . Las plantas también pueden deshidratar sus células moviendo agua hacia los espacios intercelulares . Esto provoca la formación de hielo fuera de la célula donde los cristales de hielo no causarán daño. Cuando todas estas estrategias no logran prevenir los daños causados por las heladas , las plantas alpinas suelen tener la capacidad de reparar o reemplazar los órganos dañados. Como suele ser difícil prevenir los daños, muchas plantas alpinas dependen de la sustitución de sus órganos. [14] Ayudan a que esto sea posible colocando sus meristemos bajo tierra, donde las temperaturas suelen ser más cálidas. [13]
Las tasas de fotosíntesis y respiración no son uniformes a lo largo de la temporada de crecimiento. [15] Al comienzo de la temporada de crecimiento, los brotes nuevos tienen tasas de fotosíntesis neta bajas y tasas de respiración altas debido al rápido crecimiento de los nuevos brotes. [15] A medida que aumenta la temperatura en el microclima de una planta , las tasas de fotosíntesis neta aumentarán siempre que haya suficiente agua disponible y alcanzarán su punto máximo durante la floración. [15] Las plantas alpinas pueden comenzar a realizar la fotosíntesis y alcanzar tasas máximas de fotosíntesis a temperaturas más bajas en comparación con las plantas adaptadas a elevaciones más bajas y climas más cálidos. [15] Esto se debe a los efectos combinados del genotipo y los factores ambientales. [15]
En las zonas alpinas, la disponibilidad de agua suele ser variable. Las briofitas y los líquenes muestran una alta tolerancia a la desecación , lo que contribuye a su abundancia en todos los hábitats de las zonas alpinas. [16] Entre las plantas superiores , la desecación de los tejidos es rara a gran altitud. Si ocurre, normalmente le sucede a las plantas que crecen en sitios expuestos, donde aumenta el estrés del viento . Las plantas alpinas evitan la pérdida de agua mediante el enraizamiento profundo y el aumento del control estomático . Las plantas a baja altitud normalmente alcanzan una apertura estomática máxima en la mañana, mientras que las plantas alpinas alcanzan la apertura máxima al mediodía, cuando la temperatura es máxima. Las plantas suculentas alpinas a menudo utilizan la fotosíntesis CAM para evitar la pérdida de agua.
Debido a que la radiación ultravioleta tiende a aumentar con la altitud, a menudo se supone que es un factor de estrés entre las plantas alpinas. En el pasado, ha habido muchos intentos de investigar cómo la radiación ultravioleta puede influir en las formas de las plantas alpinas. Sin embargo, no se sabe con certeza si el crecimiento y el desarrollo de las plantas se ven afectados por la radiación ultravioleta. Tampoco está claro si la radiación es responsable de promover la diferenciación genética, lo que conduce a formas de crecimiento atrofiadas. [13]
Las plantas alpinas utilizan tanto la reproducción sexual como la reproducción asexual . La reproducción sexual tiene límites en las zonas alpinas altas, especialmente en áreas con una temporada de crecimiento corta en zonas alpinas en latitudes altas. En las zonas alpinas tropicales con una temporada de crecimiento durante todo el año, como los Andes del norte , las plantas pueden florecer todo el año. Independientemente de cuándo florezcan las plantas alpinas, los polinizadores suelen ser escasos. La actividad de los polinizadores disminuye con el aumento de la altitud. [17] Los polinizadores más comunes en la zona alpina son los abejorros y las moscas . [17] Las plantas utilizan diferentes estrategias para lidiar con estos límites, incluido el tiempo de floración alternativo y la propagación clonal.
Algunas plantas florecen inmediatamente después de que se derrita la nieve o se descongele el suelo. Estas plantas de floración temprana siempre forman sus flores en la temporada anterior, llamada preformación. Este primordio floral se produce de uno a tres años antes de la floración, lo que garantiza que la floración no se retrase después del deshielo y que, con las condiciones ambientales adecuadas, habrá tiempo suficiente para la formación de semillas. [8] En consecuencia, corren el riesgo de sufrir daños por heladas en la inflorescencia preformada . [17] Para minimizar el daño por heladas, las flores preformadas suelen estar rodeadas de brácteas muy compactas que están densamente cubiertas de tricomas . Esto ayuda a mantener caliente el interior de un capullo de flor . [18] Debido a la limitación de los polinizadores a principios de temporada, las plantas que florecen temprano generalmente tienen una baja tasa de éxito reproductivo. [17] Una ventaja de la floración temprana es que las semillas que se producen tienen una mayor probabilidad de desarrollarse hasta la madurez antes de la próxima helada. También tienen una alta tasa de cruzamiento , lo que ayuda a aumentar la diversidad genética . [17] La velocidad y el momento de la floración dependen del momento del deshielo, la temperatura y el fotoperiodo, pero por lo general ocurre entre 10 y 20 días después del deshielo. [8] La campanilla alpina es una planta con un metabolismo lo suficientemente alto como para que el calor pueda derretir la nieve circundante. [19]
Aproximadamente la mitad de todas las especies alpinas florecen a mitad de temporada. La floración en el pico estacional combina algunas de las ventajas y riesgos de las plantas de floración temprana y tardía. Algunas plantas de mitad de temporada forman sus inflorescencias, pero no todas lo hacen. [17]
La floración tardía se produce después de que termina la temporada principal de crecimiento. Tienen una alta producción de semillas, pero sus semillas tienen una tasa de maduración reducida debido a las limitaciones de tiempo. Estas plantas tienden a la autopolinización , la apomixis y la viviparidad . [17]
Debido a que la inversión en flores y producción de semillas puede ser costosa para las plantas alpinas, a menudo se utiliza la propagación clonal . Esta estrategia se vuelve cada vez más frecuente a medida que aumenta la altitud, y es más común entre las criptógamas y las gramíneas . [17] Algunas plantas alpinas lo utilizan como su método predominante de reproducción. En estas plantas, la reproducción sexual es rara y no contribuye significativamente al resultado reproductivo. Un ejemplo de una planta de este tipo es Carex curvula , que se estima que tiene una edad clonal de aproximadamente 2000 años. [20]
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Después del establecimiento, cada año se produce un rápido crecimiento de nuevos brotes a partir de la yema perenne que generalmente se encuentra cerca de la superficie del suelo. [8] Este crecimiento ocurre después del deshielo cuando la temperatura del suelo es superior a 0 °C. [8] Algunas especies, como Erythronium grandiflorum , pueden comenzar el crecimiento de nuevos brotes antes del deshielo, ya que tienen sus yemas perennes ubicadas en bulbos enterrados profundamente en el suelo. [8] A medida que las nuevas hojas sobresalen de la nieve, los nuevos brotes emiten calor por rerradiación térmica y/o calor respiratorio que derrite la nieve circundante. [8] Esto expone más suelo a la radiación solar , calentándolo y permitiendo que el nuevo crecimiento se acelere. [8]
Hay una serie de plantas alpinas que se utilizan económicamente . En el Himalaya , cientos de especies se comercializan para usos medicinales y aromáticos. Se estima que el comercio anual de estas plantas asciende a millones de dólares estadounidenses. Muchos hogares en las zonas rurales de Nepal y la India dependen del comercio de plantas medicinales alpinas como fuente de ingresos. [21] [22] Esto crea una mayor necesidad de centrarse en la conservación de las plantas en estas áreas, asegurando una cosecha sostenible , así como la sostenibilidad del ecosistema . Algunas de las especies cosechadas en Nepal incluyen Neopicrorhiza scrophulariiflora , Nardostachys grandiflora , Aconitum spicatum , Dioscorea deltoidea , Aconitum heterophyllum , Rheum australe y Bergenia . [22] En el Himalaya indio, las plantas medicinales alpinas como Dactylorhiza hatagirea , Picrorhiza kurrooa , Aconitum heterophyllum , Fritillaria roylei y Podophyllum hexandrum están bajo una grave presión debido a la sobreexplotación con fines comerciales. [23]
