Polinización facilitada por viento en Isla de Mona: Un mecanismo para asegurar la reproducción de una especie amenazada

Figura 1. Típica vegetación de Isla de Mona dominada por la mezcla de especies de arbustos y de cactus.

Por: Julissa Rojas-Sandoval, PhD

Por las condiciones de aislamiento que representan, las islas oceánicas siempre han fascinado a biólogos e investigadores. Estas condiciones, entre otras, han dado paso a la evolución de biotas (fauna y flora) muy distintivas, a altos niveles de endemismo y a patrones inusuales de variación y de adaptación. Estas características únicas de las islas oceánicas fueron de considerable importancia para Charles Darwin en el desarrollo de sus ideas de evolución. Por tal razón, las convierten en laboratorios naturales ideales para el estudio de la ecología, de la genética y de la evolución de los grupos de plantas y de animales que habitan en ellas. Uno de estos laboratorios naturales, de especial singularidad, es la Reserva Natural de Mona y Monito.

Mona es una isla oceánica formada por una plataforma irregular de roca caliza, donde grietas y hundimientos favorecen la acumulación de suelo. Una característica importante de Isla de Mona es la restringida disponibilidad de agua, debido, en primer lugar, a la estacionalidad de las lluvias, la excesiva filtración causada por la estructura porosa de la roca caliza y la baja capacidad de retención de agua que tienen los suelos en la isla. Como consecuencia, la vegetación de Isla de Mona se puede clasificar como vegetación típica de zonas semiáridas, en la cual una gran cantidad de especies presentan adaptaciones para resistir largos periodos de sequía (Véase Figura 1). En esta isla, uno de los grupos de plantas más representativos e interesantes de este tipo de vegetación son las cactáceas (cactus).

Las cactáceas son plantas suculentas, a menudo cubiertas de espinas y con tallos que tienen la capacidad de almacenar agua, lo que les ha permitido adaptarse en regiones muy secas, como desiertos y zonas áridas. Los cactus, asociados generalmente a ecosistemas áridos y semiáridos, tales como bosques secos y zonas de desierto, son una de las familias de plantas más grandes y diversas de América. A pesar de su diversidad, un gran número de especies

de cactus se encuentran listadas, en el Libro Rojo de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), como especies vulnerables, amenazadas o en peligro de extinción. Para Isla de Mona, se han registrado un total de 11 especies diferentes de cactus, entre las que destaca la especie Harrisia portoricensis (Véase Tabla 1). Esta especie de cactus, conocida localmente como higo chumbo, es endémica del archipiélago de Puerto Rico y cuenta con estatus de especie amenazada bajo la Regulación Federal de los Estados Unidos. Este cactus se reporta como extinto en la isla de Puerto Rico y, en la actualidad, solamente lo podemos encontrar en las islas de Mona, Monito y Desecheo, siendo Mona la isla que alberga la mayor población remanente de esta especie.

Harrisia es un cactus columnar en el que las plantas adultas presentan un patrón extensivo de ramificaciones y las plantas juveniles generalmente no tienen ramas (Véase Figura 2). Las flores de

Figura 2. Harrisia portoricensis en Isla de Mona. (A) Ejemplar adulto. (B) Juvenil creciendo en suelo acumulado entre grietas. (C) Plantas de Harrisia de diferentes tamaños creciendo en zona arbustiva. Note que algunas plantas tienen frutos en desarrollo. Tabla 1. Especies de cactus reportados para Isla de Mona

Especie

Consolea moniliformis

Consolea rubescens

Harrisia portoricensis

Hylocereus trigonus

Mammillaria nivosa

Melocactus intortus

Opuntia antillana

Opuntia dillenii

Opuntia repens

Pilosocereus royenii

Stenocereus hystrix

Nombre común en español y en inglés

Cactus nopal o tuna Road kill cactus Cactus tuna Sour prickly-pear Higo chumbo Puerto Rico apple-cactus Pitahaya Strawberry pear cactus Cactus erizo Woolly nipple cactus Cactus melón Turk's cap cactus Cholla Caribbean prickly pear Tuna dulce Sweet prickly-pear Cholla saltarín Jumping cholla Sebucán Royen's tree cactus Cardón Spanish stenocereus cactus

este cactus son de color blanco y muy vistosas, y se abren solamente por unas pocas horas, durante una única noche (Véase Figura 3). Diferentes experimentos realizados en Isla de Mona han demostrado que el Harrisia tiene un sistema de apareamiento parcialmente auto-compatible, en el cual las plantas no son capaces de auto-polinizarse espontáneamente y necesitan de un mecanismo externo para mover el polen desde las anteras hasta el estigma y así lograr producir frutos. Sin embargo, a pesar de este requerimiento, las visitas a las flores, por posibles polinizadores, son eventos muy infrecuentes, lo que en teoría limitaría el éxito reproductivo de esta especie. No obstante, a pesar de las pocas visitas de polinizadores observadas, cuando analizamos la producción de frutos bajo condiciones naturales, descubrimos que las tasas de fructificación de Harrisia son superiores al 80% (Véase Figura 4). Ante este escenario de pocas visitas de polinizadores y altas tasas de producción de frutos, nos surge la siguiente pregunta: ¿Cómo es capaz Harrisia de producir frutos en condiciones naturales? La respuesta a esta pregunta viene dada

Figura 3. Flor de Harrisia. (A) Flor en crecimiento. Note la longitud de los pedúnculos florales. (B) Flor de Harrisia completamente abierta durante una noche en Isla de Mona.

por un interesante mecanismo de auto-polinización facilitado por el viento.

Para Harrisia en Isla de Mona, hemos identificado la existencia de un mecanismo de auto-polinización facilitado por vientos del Atlántico que prevalecen en la isla a lo largo del año. La evolución de este mecanismo de auto-polinización ha sido posible gracias a que las flores de Harrisia producen grandes cantidades de gránulos de polen en polvo y, además, presentan pedúnculos muy largos que facilitan un movimiento considerable cuando están expuestas a condiciones de viento. Bajo estas condiciones, los granos de polen de Harrisia son depositados en la superficie interna de las flores, también llamadas corolas, y capturados por el estigma cuando las flores son sacudidas por el viento. Este mecanismo de polinización, que hemos identificado para Harrisia en Isla de Mona, no había sido descrito anteriormente para ninguna otra especie de cactus. Las razones por las cuales este mecanismo de polinización evolucionó en esta especie no son del todo conocidas. Una posible explicación podría ser la baja frecuencia de visitas de polinizadores a las flores de Harrisia. En islas oceánicas como Mona, las comunidades de polinizadores tienden a ser muy reducidas, con grupos importantes de polinizadores (por ejemplo, abejas, mariposas y colibrís) prácticamente ausentes o muy pobremente representados. Además, en la región del Caribe, las comunidades de polinizadores en islas se ven considerablemente mermadas por la continua presencia de disturbios, tales como huracanes y tormentas tropicales. Estudios anteriores han demostrado que, para especies de plantas en las que la polinización depende de la visita de polinizadores, la interrupción o la disminución permanente de estos reduce el éxito reproductivo de las plantas e impone presiones de selección para la evolución de mecanismos de polinización alternativos.

Si este mecanismo de polinización, identificado para Harrisia en Isla de Mona, es o no una estrategia evolutiva de reproducción estable, dependerá de los niveles de endogamia (reproducción que ocurre al polinizar una flor con el polen de la misma planta) en la población y de si los beneficios de producir semillas tienen más peso que los costos de la depresión por endogamia. No obstante, al ser Harrisia una especie que no se puede auto-polinizar espontáneamente y en la cual los polinizadores son poco frecuentes, la auto-polinización facilitada por el viento parece ser la única alternativa para el mantenimiento de las poblaciones y, en definitiva, para la supervivencia de esta especie.

Figura 4. Planta adulta de Harrisia con frutos maduros producidos bajo condiciones naturales.