¿Hay un límite para la velocidad de crecimiento de las plantas?

Bueno, el bambú es la planta de más rápido crecimiento en la Tierra y puede crecer (en circunstancias ideales) hasta 3 pies en un solo día. A los jardines de Alaska les va tan bien porque en los meses de verano tienen más de 18 horas de luz disponible todos los días. ¡Las plantas casi no paran durante 3 meses!

Algunas de las cosas que intervienen en el crecimiento de las plantas son la luz solar, el suelo y el agua. Cualquier planta necesita al menos estas tres cosas. Cuanta más luz solar y agua haya disponible, más tiempo de crecimiento tendrá una planta. El suelo que proporciona lo que la planta necesita también es muy importante.

Ahora bien, si el bambú puede crecer 3 pies en un día, y la mayor parte crece en los trópicos, entonces diremos 12 horas de tiempo de crecimiento de luz diurna. eso sería un pie por cada 4 horas o 3 pulgadas por hora.

Si las plantas/árboles tienen un sistema de raíces masivo que almacena los nutrientes necesarios para crecer cuando se destruye el cuerpo de la planta, entonces podría duplicar esa tasa de crecimiento para las plantas que evolucionaron a ese entorno. Sin embargo, espero que haya un límite físico en la rapidez con la que las células pueden dividirse y crecer. Ya que aún necesita construir la estructura para soportar la planta a medida que crece.

Las limitaciones para el crecimiento de las plantas son los materiales de construcción, las condiciones de crecimiento y la energía disponible. Si una planta tiene la capacidad de crecer 3 pies por día pero las temperaturas no son las óptimas y la luz del sol es demasiado débil, entonces el crecimiento no se acercará al máximo posible.

Compara el crecimiento de una planta con la construcción de una casa. Si los materiales de construcción para la casa no están disponibles, la construcción se ralentizará. Si los trabajadores siempre están cansados ​​por falta de alimentos, la construcción se ralentizará. Si hace demasiado calor o demasiado frío, los trabajadores tendrán que pasar más tiempo enfriándose o calentándose, lo que reducirá la velocidad de construcción.

Repoblar un área devastada tiene que lidiar con un par de problemas. Si la devastación ha esterilizado el suelo, será necesario reponer las bacterias del suelo que facilitan el crecimiento. Si las semillas de las plantas han muerto, entonces deberán redistribuirse. Si la devastación ha evaporado gran parte o toda el agua del suelo, será necesario reintroducir el agua. Algunos de estos pasos se pueden realizar simultáneamente, pero no en la escala de tiempo de minutos. Eso es magia.

Hay tres entradas para la tasa a la que una planta puede crecer. Nutrientes del suelo (incluida el agua), dióxido de carbono del aire, energía en forma de luz solar.

Una planta intentará mantenerlos en equilibrio. Si está a la sombra, le crecerán más hojas de las que necesitaría solo para absorber CO2 (y, por supuesto, crecerá hacia la luz). Si tiene todo lo que necesita sobre el suelo, expandirá su sistema de raíces para obtener más nutrientes. Ambos asumen que aún no ha alcanzado su tamaño maduro. A veces, la falta de un nutriente traza en particular en pequeñas cantidades atrofiará a toda la planta.

El bambú es un poco "tramposo". Ha prefabricado un gran cogollo (un conjunto de cilindros concéntricos) bajo tierra, en los meses previos a que empiece a brotar. Puede expandirse hacia arriba muy rápido al crecer de la misma manera que la antena de una radio portátil "crece" cuando la sacas. Otras plantas de rápido crecimiento a menudo mueven nutrientes almacenados previamente desde el suelo (bulbos, bulbos, tubérculos) para producir tejido nuevo sobre el suelo. Los bulbos de primavera se lanzan hacia él a principios de la primavera, toman la luz del sol, florecen, siembran semillas y almacenan toda la energía en el bulbo subterráneo cuando los árboles echan hojas y les dan sombra.

No descartaría que algo extraño volviera a brotar en horas, si no minutos, siempre que no fuera capaz de hacerlo dos veces en rápida sucesión. ¿Qué presión evolutiva haría que esto evolucionara? ¿Quizás incendios forestales bastante frecuentes (atmósfera con alto contenido de oxígeno y alto contenido de CO2) y parasitismo/sombreado agresivo por parte de otras plantas? Creo que su bosque alienígena sería como un híbrido de las características interesantes del bambú y la nudillo japonés (y tal vez el muérdago, la venus atrapamoscas, la anémona de mar, sí, ese último es un animal), además de un mecanismo fotosintético más eficiente que el que evolucionó en Tierra, y tal vez un sol más caliente/brillante (azul) para alimentarlo todo. ¿También come insectos? ¿Animales pequeños? ¿Gente?

Una frase vagamente recordada que no puedo ubicar: (nombre) molestó a (nombre de un gran herbívoro acorazado), lo que lo asustó, por lo que trepó al árbol más cercano, que se lo comió".

Aquí hay algunas excelentes respuestas basadas en el razonamiento botánico y biológico. Me gustaría adelantar una consideración física aún más básica. Las plantas están hechas de materia y la materia (bueno, materia más energía) se conserva. Entonces, ¿cuánta materia constituye un bosque? Bastante. Si se supone que eso volverá a surgir en cuestión de minutos, ¿de dónde viene todo ese asunto? Sacarlo directamente de la tierra suena como si fueras a tener un sumidero. Sacarlo del aire creará un vacío masivo. Simplemente no hay suficiente calor y luz alrededor para convertir directamente en materia, ya que la materia es tan densa en energía (el$c^2$tener en cuenta$E=mc^2$lo asegura). Así que parece un verdadero problema imaginar plantas convencionales comportándose de esta manera.

Dicho todo esto, en lugar de llover sobre su desfile, tal vez pueda seguir adelante y hacer algunas plantas no convencionales que circunnaveguen el problema. Suponiendo que el bosque regrese extremadamente rápido, no puede tener mucha materia o nos encontraríamos con los problemas anteriores. Así que debe ser de algún tipo de material de hiper-baja densidad. Estoy imaginando plantas hechas de un material muy aireado, similar a una telaraña. Las plantas aún podrían ser lo suficientemente duras como para impedir la navegación (tal vez sean bolas de algún tipo de fibra de nanotubos de carbono) y lo suficientemente opacas como para limitar severamente la visibilidad.

Mi comprensión del crecimiento de las plantas terrestres es que rara vez está limitado (en el caso promedio) por la luz solar. Por lo general, está limitado por la disponibilidad de "nitrógeno biológicamente disponible". Después de eso, probablemente esté limitado por agua o nutrientes no nitrogenados (p. ej., azufre).

Por supuesto, en algunos casos, los rangos pueden invertirse (por ejemplo, en un desierto, el agua puede ser el factor limitante).

Si todos los nutrientes y el H2O requeridos se encuentran en exceso, entonces el límite para el crecimiento de las plantas es la eficiencia de la fotosíntesis en términos de la ganancia de energía al convertir el H2O y el CO2 en carbohidratos y oxígeno. La fotosíntesis terrestre requiere fotones de luz de la longitud de onda correcta.

Es posible que las plantas de bioingeniería puedan utilizar más del espectro completo de la luz solar, pero esto solo ayudaría a impulsar el crecimiento si la luz solar natural es el primer factor limitante.

Del mismo modo, es posible que las plantas de bioingeniería utilicen mecanismos de fotosíntesis alternativos que sean más eficientes para un espectro de luz dado. Esto podría ser útil para plantas alienígenas o para plantas cultivadas en espacios artificiales, pero dudo que pueda mejorar mucho la fotosíntesis terrestre existente para el crecimiento en la luz terrestre estándar.