CRASULÁCEAS
o
DE CÓMO CON NOCTURNIDAD PUEDEN SOBREVIVIR ESTAS PLANTAS
EN LUGARES INHÓSPITOS.
O
DE CÓMO ALGUNAS PLANTAS HAN APRENDIDO GEOMETRÍA E INCLUSO
RESUELVEN DERIVADAS.
Por Antonio Gracia Sanz
Licenciado en Ciencias y Boticario Pedraza, marzo de 2.008 (revisión 2.015)
LA FAMILIA CRASULÁCEAS
El nombre de la familia deriva del latín: crasus, a, um: grasiento, gordo, grueso, ya que son plantas
cuyas hojas son gruesas, redondeadas, suculentas. La suculencia la deben a que guardan reserva de
jugos para conseguir sobrevivir en lugares secos, soleados y calurosos.
Como veremos, han desarrollado una buena estrategia para hacer una excelente gestión de dos
productos fundamentales: el agua (H2O) y el anhídrido carbónico (CO2). El agua es necesaria para
cualquier reacción de los seres vivos, y el CO2 es el producto que, aportado por el aire, se transforma
en azúcares gracias a la fotosíntesis. La ecuación muy resumida del proceso es:
CO2 + H2O = C6H12O6 + O2
Las crasuláceas son plantas de sabor ácido, ya que contienen, entre otras sustancias, ácido málico (del
latín malus, manzano). Curiosamente, y esto ya se conocía hace varios siglos, su sabor ácido es
mayor por la mañana que al atardecer. La razón la conoceremos después.
¿POR QUÉ SON CRASAS?
Vamos a hacer una digresión geométrica sobre las hojas de la mayoría de las crasuláceas (figura 1).
Son hojas de sección más o menos elíptica; no son laminares sino que tienden a esferas o cilindros
regordetes. He introducido adrede el concepto de cilindro, ya que nos va a servir para estudiar el
por qué las hojas de muchas especies de esta familia no son planas como las de la mayoría de las
angiospermas (figura 2).
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| Figura 2 |
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| Figura 1 |
Consideremos un cilindro de radio R y altura L como el de la figura 3.
Si este cilindro se estira en la dirección de su altura, tenderá a hacerse un fideo, un pelo, un hilo.
(fig. 4). Si por el contrario el cilindro se aplana disminuyendo su altura y aumentando el radio,
se irá pareciendo a un comprimido o una ficha de parchís, y en el límite a una hoja circular,
algo así como
un paipay sin mango. (fig. 5)
Entre los dos extremos (fig 4: pelo finísimo y fig 5: hoja circular delgadísima ), hay infinitas
posibilidades. Si consideramos que todas las formas correspondan a un mismo volumen fijo V, es
decir, que se pueda estirar el hilo más o menos y que se pueda planchar más o menos la lámina pero
que la figura mantenga siempre la misma capacidad en su interior, ¿ qué ocurrirá con sus superficies?
¿Tendrán todas las figuras (tanto el hilo largo como la hoja plana) la misma superficie, o habrá
alguna configuración cuyas proporciones correspondan a una figura con menor superficie que las
demás?
El volumen del cilindro de la figura 3 es:
V = p R2 . L (superficie del círculo base x altura) (1)
Y su superficie:
S = 2.p R2 + 2pR.L (2)
(area del círculo de la base y del círculo de la tapa más un rectángulo de longitud igual al desarrollo
de el cilindro por su altura)
Despejando L en (1) y sustituyendo en (2) L = V / pR2
Dividiendo ambos miembros por V,
lo cual nos indica que la relación S/V depende tanto de la variación de L como de la variación de R,
estando ambos relacionados.
Si queremos saber si la superficie tiene un mínimo, deberemos hallar la derivada primera de S en la
fórmula [2] e igualarla a cero:
V es una constante, ya que hemos partido de la base de estudiar la variación de la superficie de los
cilindros de distintas formas pero manteniendo constante su volumen, por lo que
4pR3 = 2V y despejando R3, R3 = 2V/4p = V/2p
pero como según (1) V = pR2.L,
sustituyendo, R3 = pR2 L/ 2p
de donde 2pR3 = pR2 L
o sea 2R = L
es decir, que la condición de que exista un mínimo (una superficie mínima) es que 2R sea igual a L,
O lo que es lo mismo, un cilindro que tenga una altura igual a dos veces el radio
(altura igual a diámetro).
Dicho de otra manera: la forma del cilindro que, para un volumen dado, tiene menor superficie, es
aquella cuya altura es igual a su diámetro, LA MÁS CUADRADA POSIBLE, LA MÁS
REDONDEADA POSIBLE. (Que curiosamente coincide con la relación S/V de la esfera (Ver
ANEXO 4) )
Cualquier deformación hacia la forma de “hilo” o hacia la forma de “pastilla plana” hace que
aumente la relación S/V.
Por eso las hojas de las Crasuláceas son gorditas, redondeadas, para minimizar su superficie.
¿POR QUÉ HACER MÁS PEQUEÑA LA SUPERFICIE?
En la naturaleza hay muchos fenómenos que dependen de la superficie de contacto entre dos fases.
Por ejemplo, nuestro intercambio de calor con el ambiente.
¿Por qué cuando tenemos frío tendemos a hacernos un ovillo?
¿Por qué los gatos se enroscan?
¿Por qué en verano tendemos a desparramarnos en una sombra adoptando, si pudiéramos, la forma
de una hoja amplísima?
Porque el intercambio de calor es un fenómeno que es proporcional a la superficie a través de la cual
se produce dicho intercambio.
También el intercambio gaseoso de las hojas es un fenómeno superficial en el que intervienen los
estomas (unos minúsculos ojalitos que hay, sobre todo, en el envés).
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| Estoma visto al microscopio |
Las hojas de las Crasuláceas tienden a tener la menor superficie compatible con su volumen.
A mayor abundamiento, también disminuyen el número de estomas: las crasuláceas tienen la décima
parte de estomas por unidad de superficie que otras plantas.
Esa forma redondeada de la que hemos tratado más arriba, y que hemos justificado como de mínima S
frente a V, también la podemos contemplar a la inversa: como la forma de máximo volumen para
una superficie dada.
A las plantas suculentas (que tienen jugo) les interesa maximizar el volumen para contener la mayor
proporción de jugo que sea compatible con los gases que deben entrar y salir de la hoja.
[ EL ESTUDIO GRÁFICO DE LA FUNCIÓN “S” Y SUS COMPONENTES PUEDE
Químicamente, luego lo veremos, el “jugo” es, simplificando, una disolución acuosa de ácido málico
(ácido hidroxibutanodioico),
COOH – CHOH – CH2 – COOH
Llamado málico, ya lo dijimos, en honor de las manzanas (en latín malus, i: manzana) a las que da su
sabor ácido.
LA GESTIÓN DEL CO2 o el recurso a la Nocturnidad
Hemos llegado al momento de estudiar, aunque sea de forma superficial, la apasionante estrategia de las Crasuláceas y otras familias, las denominadas
plantas CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
Las plantas (y nosotros también en buena proporción) obtienen la energía necesaria para mantenerse
“quemando” azúcares.
En los animales el combustible habitual es la glucosa, y circula por las arterias y venas (vasos).
En las plantas el producto equivalente es la sacarosa (esos cristalitos blancos
que echamos en el café) y también circula por sus vasos, que en este caso se denominan xilemáticos
o floemáticos según “suban” o “bajen”.
¿Cómo obtienen los azúcares las plantas, si no pueden comer remolachas?
La respuesta es simple: SE ALIMENTAN DEL AIRE. ¿Cómo?
Aprovechan el anhídrido carbónico (CO2) y lo transforman en derivados de glucosa mediante el
complicadísimo ciclo de Calvin-Benson (premio Nobel 1.961) [Anexo 2].
Esos derivados de glucosa pueden:
a) producir sacarosa para ir, por el interior de los vasos (floema), a los lugares de la planta en los
que se necesite, o
b) acumularse en forma de depósitos intracelulares de Almidón. Cuando haga falta, el almidón se
descompone en sacarosa y ... a circular, a “quemarse” y producir energía. Otro ejemplo de depósito
de almidón, más macroscópico, son las patatas.
También se producen en las plantas depósitos de azúcares sin necesidad de polimerizarse hasta almidón.
Por ejemplo, las uvas, que son jugosos contenedores de azúcares . Las uvas tienen formas
que tienden a esféricas (cilindros rechonchos), ya que maximizan Volumen frente a Superficie. Dicho
en términos matemáticos: las uvas (y muchos frutos) saben igualar a cero la primera derivada de su
superficie.
Los “hornos bioquímicos” en donde se transforman los azúcares en energía son la Glicólisis y el
Ciclo de Krebs,[Anexo 3] Ciclo no tan complejo como el de Calvin, pero tan fundamental en el
metabolismo de los seres vivos, que le valió también el premio Nobel en 1.953.
Pero volvamos a nuestro tema: decíamos que las plantas se alimentan del aire, del CO2 del aire.
Este CO2 entra en las plantas por los estomas de las hojas (los ojalitos que vimos antes).
Cuando hace mucho calor, con el fin de no perder agua en forma de vapor, las plantas cierran los
estomas.
Si los ojales se cierran no se pierde agua, pero tampoco puede entrar CO2. La planta no se seca,
pero tampoco puede crear energía.
Difícil encrucijada que las plantas CAM superan actuando con NOCTURNIDAD.
Veamos cómo:
Estas plantas aprovechan la noche, cuando con el fresquito nocturno los estomas están abiertos,
para dejar entrar el CO2 y el H2O del aire. El CO2 lo guardan en una caja hasta el amanecer,
y ya de día... ¡abren la caja y utilizan el CO2 guardado!.
Expliquemos en qué consiste bioquímicamente este símil de la caja:
(En la parte izquierda de la figura 7):
El CO2 lo transforman en bicarbonato con ayuda de la enzima anhidrasa carbónica. Este bicarbonato
reacciona con el fosfoenolpiruvato (PEP) para dar oxalacetato (OAA), y éste a su vez se transforma
en ÁCIDO MÁLICO, que es el compuesto que se guarda en las vacuolas (esas minúsculas cajitas
celulares).
(En la parte derecha de la figura 7)
Por la mañana se saca el málico de la caja (vacuola), se le descompone en CO2 y piruvato,
Este se va a regenerar PEP para volver a empezar y el CO2 se conduce al ciclo de Calvin para fabricar azúcares.
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| Figura 7 |
Naturalmente, el ciclo de Calvin “no se entera” de si el carbónico procede directamente del aire a
través de los estomas o ha pasado la noche escondido en una vacuola “ayuntado” al oxalacetato en
forma de málico.
Todo este proceso explica que estas plantas tengan más sabor ácido por las mañanas que por la
noche, ya que al amanecer resulta que han estado toda la noche acumulando málico y al anochecer
han agotado el mismo descomponiéndolo en PEP y CO2.
De paso, por el hecho de acumular CO2 procedente de la descomposición del málico, la proporción
CO2/O2 aumenta en los cloroplastos (la parte más verde de la porción verde del vegetal). El aumento
del numerador de ese cociente disminuye un proceso llamado FOTORESPIRACIÓN, que consume
oxígeno sin aportar energía y por tanto no beneficia, y que se dispara cuando disminuye el cociente
carbónico/oxígeno.
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DESCRIPCIÓN DE CRASULÁCEAS DE LA ZONA:
De las 1.500 especies correspondientes a unos 30 géneros de esta familia que hay repartidos por
El Globo, en nuestra zona (municipio de Pedraza) sólo son significativos tres géneros: Sedum,
Umbilicus y Pistorinia.
SEDUM:
En cuanto a la etimología del nombre hay división de opiniones: Unos lo encuentran derivado del
latín: sedere, sentado, por el porte de algunas de sus plantas. Otros lo encuentran también derivado
del latín, pero de sedo, calmar, por la acción de alguno de sus componentes. Y otros opinan que
ambas teorías son absurdas.
Las dos especies que con seguridad se dan en nuestra zona, Sedum album y Sedum acre, se
distinguen bien por el color de sus flores: blanco en S. album como indica su nombre específico y
amarillo en el S. acre. El nombre específico de S. acre quizás apunte a n sabor más fuerte, pero ya
hemos visto que el sabor de estas plantas varía con el horario.
Se complica más la cosa si consultamos algunos autores en lo que respecta a composición.
Autor tan acreditado como Font Quer nos ofrece el análisis de la especie album basado en sus cenizas,
con lo que ni rastro de ácido málico, compuesto que sí es citado en la composición de la especie acre.
Esto sin considerar que ninguno de los análisis ha tenido en cuenta el cambio horario de composición.
Prudencia por tanto en recomendar usos de determinadas plantas alegremente.
Se considera refrescante el album, mientras que se tiene al acre por irritante
Parece que antiguamente nombraban a la vermicularia hembra cuando se referían al S. album y
vermicularia macho cuando hablaban del S. acre.
Transcribo comentario de Laguna sobre “experimento” que asegura haber realizado el muy bruto de
D. Andrés:
“ Si quieres ver una experiencia notable, la cual muchas veces yo he hecho, atraviesa de arriba a baxo,
por la coronilla, la cabeza de un pollo, con un cuchillico de tajar plumas mojado en el zumo de
cualquier especie de siempreviva, de suerte que el corte no vaya al través, sino enderezado al pico;
y después de la haber atravesado muy diestramente hasta hincar la punta del ganivete en una tabla
subjecta, saca de presto el dicho cuchillo, y pon sobre entrambos agujeros un poco de la mesma hierba
majada; porque después de haber tenido la cabeza del pollo entre los dedos , con la dicha hierba, por
espacio de un credo, le verás vivir y resucitar de muerte a vida. De suerte que, si le sueltas, se irá muy
sano y entero, cacareando como los otros pollos, entre los cuales comerá y vivirá mientras no le
mataren; la cual prueba creo que también se haría seguramente en un niño de teta, y en cualquier
otro animal que tuviese la cabeza muy tierna”
Esto es lo que decía D. Andrés en el siglo XVI, seguro de que la prueba no la harían con él, debido
sin duda a la falta de ternura de su cabeza.
En cuanto a los nombres vernáculos podemos escoger los siguientes:
Para album: uva de pájaro, racimillo, vermicular. Y los portugueses: arroz dos telhados y
pinhoes de rato.
Para acre: uñas de gato, pan de cuco, vermicularia acre, pimienta de muros
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| Sedum acre |
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| Sedum album |
UMBILICUS:
Umbilicus rupestris: Su nombre genérico alude a la forma de sus hojas, y su nombre específico a
su afición a las paredes.
Como nombres vernáculos vemos: ombligo de Venus, ombliguera, varios relativos a oreja, ya que
si el centro de la hoja puede ser ombligo, el borde puede ser oreja. Lo curioso es que siempre se
refieran a orejas “pías”: oreja de fraile, oreja de abad, oreja de monje; escudetes, sombrerillos,
gorros de sapo, basilios (¿quizá siguiendo con las acepciones “pías” relacionado las orejas con
los monjes y por tanto con los basilios: monjes de la orden de San Basilio?) , vasillos.
Y uno portugués: sombreirinhos dos telhados.
La forma de las hojas es un caprichoso compromiso entre la redondez impuesta por la geometría
arriba estudiada y la necesidad de conseguir mayor superficie de exposición al sol para incrementar
la fotosíntesis.
Este género tiene las flores en forma de embudo, con la corola soldada, al contrario que los Sedum y
las Pistorinias que tienen pétalos libres con flores que se abren al sol.
En cuanto a sus virtudes, como todas las crasas puede considerarse algo diurética y refrescante.
Figuró como componente del “Ungüento de Populeón”.
Según Font, Hipócrates recomendaba comer las hojas del ombligo de Venus para procrear varones.
¡ Para que nos vengan ahora con lo del genoma...!
PISTORINIA:
Pistorinia hispanica: El nombre genérico parece dedicado a Jacobo Pistorini, médico de cámara de
Carlos III entre 1765 y 1797. Aunque también podría ser por su sobrino Santiago que, al parecer, le
sucedió en el empleo.
Hispánica porque se trata de un endemismo hispánico. Y a mi
parecer uno de los más bellos endemismos. El colorido, el dibujo y la simetría de sus flores pueden colocarla entre las más bellas,
a la par que sencillas, de las flores de nuestro entorno. Es muy abundante en primavera en el ribazo
que queda a la izquierda de la carretera de Navafría según se baja a la Puentinueva (paraje conocido
con el nombre de El Royo).
Pocos nombres vernáculos he encontrado. No requieren explicación alguna: punterilla preciosa,
crasula roja, uña de gato encarnada, conchelos da agua.
He encontrado algún ejemplar albino.
No dispongo de datos sobre usos o virtudes, pero ¿no es suficiente con su contemplación?
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| Pistorinia Hispanica |
ANEXO 1 : FUNCIÓN SUPERFICIE Y SU REPRESENTACIÓN GRÁFICA
La función S = 2pR2 + 2V/R
es asimilable a: y = Ax2 + B/x
suma de una parábola: y = Ax2 , y una hipérbola equilátera: y = B/x
ANEXO 2: CICLO DE CALVIN (Muy simplificado):
ANEXO 3: CICLO DE KREBS:
ANEXO 4: Relación S/V en la esfera comparado con el cilindro
En la esfera: S=4pR2 V=4/3 pR3
S/V = 4pR2.3 / 4pR3 =3/R
En el cilindro: (ver arriba) S/V = 2(1/L+1/R) = 2(1/2R+1/R)=2.3R/2.R2 =3/R
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