Aunque los arces azucareros de Michigan se benefician de los efectos promotores del crecimiento de los compuestos nitrogenados en el medio ambiente, esas ganancias no compensarán por completo las tensiones adicionales de crecer en un clima más seco en el futuro, según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Michigan.

Arces de azúcar, conocido por su follaje de otoño ardiente y como la principal fuente de jarabe de arce, son una especie arbórea dominante en los bosques de frondosas del norte del este de América del Norte. Se encuentran principalmente en húmedo, suelos bien drenados y sensibles a la sequía.

Algunos pronósticos climáticos para la región de la parte superior de los Grandes Lagos en las próximas décadas indican temperaturas más cálidas y una mayor probabilidad de sequía estival. condiciones que podrían resultar estresantes para los arces azucareros y otros árboles.

Pero a medida que el clima sigue cambiando, Los bosques de todo el mundo también están expuestos a niveles crecientes de compuestos nitrogenados que estimulan el crecimiento generados por los vehículos de motor. plantas de energía, suerte, agricultura y otras fuentes humanas. Este nitrógeno de origen humano se considera un contaminante pero también tiene un efecto fertilizante en los árboles, promover el crecimiento.

Los científicos del clima y los ecologistas forestales se han preguntado durante mucho tiempo si los efectos fertilizantes del nitrógeno de origen humano serían suficientes para compensar las tensiones adicionales producidas por un calentador, clima más seco. Es una pregunta difícil de responder y estudios previos arrojaron resultados contradictorios.

El nuevo estudio dirigido por la U-M, basado en 20 años de datos de cuatro sitios forestales en ambas penínsulas de Michigan, concluye que la deposición de nitrógeno de las actividades humanas "no compensará por completo los efectos negativos del cultivo en los climas más secos previstos".

En las próximas décadas, Los habitantes de Michigan deben esperar un menor crecimiento de los arces azucareros en todo el estado, según el estudio, que está programada para su publicación en línea en la revista Ecología el 17 de enero. Y si las predicciones climáticas más extremas para la región resultan ciertas, los arces azucareros eventualmente, durante un período de siglos, desaparecerán por completo de la península inferior del estado.

"El nitrógeno agregado ayuda un poco, pero no suficiente, "dijo la ecologista forestal de la UM, Inés Ibáñez, autor principal del estudio.

"En escenarios climáticos extremos, el aumento de nitrógeno no podrá compensar la disminución del crecimiento de los arces azucareros debido a la falta de agua, "dijo Ibáñez, profesor asociado de la Facultad de Medio Ambiente y Sostenibilidad y del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva.

Comprender cómo responderán varias especies de árboles a condiciones más cálidas y secas es esencial para producir pronósticos precisos del crecimiento forestal futuro. Y eso es importante saberlo porque los bosques del mundo eliminan aproximadamente una cuarta parte del dióxido de carbono que atrapa el calor que se emite a la atmósfera anualmente a través de la quema de combustibles fósiles.

Si el crecimiento forestal se ralentiza en respuesta al estrés climático, entonces esos árboles eliminarán menos dióxido de carbono, lo que agravará el problema del calentamiento. Y los bosques del norte de todo el mundo son sumideros de carbono especialmente importantes, "extrayendo grandes cantidades del aire y almacenándolas en la madera de los árboles y en los suelos forestales.

"La mayor parte del carbono almacenado en la tierra se encuentra en los bosques, "dijo el ecólogo forestal de la UM y coautor del estudio, Donald Zak, profesor de la Facultad de Medio Ambiente y Sostenibilidad y del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva. "Y la forma en que crezcan los bosques en el futuro influirá en la cantidad de dióxido de carbono de origen humano que permanece en la atmósfera. Eso, Sucesivamente, tendrá un efecto de retroalimentación sobre las temperaturas globales.

"Es por eso que estas preguntas sobre el crecimiento de los bosques son tan importantes. Y la única forma de obtener algunas de las respuestas es a través del tipo de investigación ecológica a largo plazo utilizada en este estudio".

Para evaluar el impacto combinado de la deposición de nitrógeno de origen humano y el cambio climático en el crecimiento de los árboles, Ibáñez, Zak y sus colegas utilizaron datos de un estudio de deposición de nitrógeno financiado con fondos federales en cuatro sitios de estudio de bosques de frondosas de Michigan, incluyendo uno en la Estación Biológica U-M cerca de Pellston, Mich.

Los cuatro sitios están separados por 300 millas y abarcan la distribución de norte a sur de los bosques de frondosas del norte, desde el centro-oeste de la Península Inferior hasta el noroeste de la Península Superior. El Michigan Gradient Study se estableció en 1987 para examinar los efectos del clima y la deposición atmosférica sobre el crecimiento de los bosques y los procesos del ecosistema en la región de los Grandes Lagos. Zak es uno de los investigadores principales del proyecto.

Desde 1994, los investigadores del proyecto han estado agregando nitrato de sodio sólido, un compuesto de nitrógeno utilizado en fertilizantes, a los suelos en algunas de las parcelas de Michigan Gradient Study para simular los niveles de deposición de nitrógeno esperados para fines de este siglo. Gran parte del nitrógeno emitido a la atmósfera por los humanos luego vuelve a la Tierra en forma de lluvia, nieve y polvo.

Para el estudio informado en Ecología , los investigadores analizaron los efectos combinados de la deposición de nitrógeno, la temperatura del verano y la humedad del suelo en el crecimiento de los arces azucareros. Usaron registros de 1, 016 árboles recolectados durante el período 1994-2013.

El vasto alcance del Estudio de Gradiente de Michigan, su diseño experimental inusual, y las nuevas herramientas estadísticas permitieron a los investigadores separar los efectos del nitrógeno de origen humano en el crecimiento de los árboles de los asociados con la limitación de la temperatura y el agua, algo que los estudios anteriores no pudieron hacer. Dijo Zak.

Los resultados muestran que, en todos los casos, nitrógeno añadido aumentó el crecimiento medido de los árboles, un efecto que se acentuó a medida que aumentaban las temperaturas y disminuía la humedad del suelo. Además, los investigadores simularon las tasas de crecimiento futuras de cada árbol en dos escenarios climáticos previamente desarrollados para la región de los Grandes Lagos superiores.

El escenario uno prevé cambios moderados para 2100:un aumento de la temperatura de 1,3 grados Fahrenheit y un aumento del 14 por ciento en las precipitaciones de verano. Este escenario asume que las emisiones globales de dióxido de carbono eventualmente invierten el curso y comienzan a disminuir.

El escenario dos asume que los niveles actuales de emisión de dióxido de carbono continúan en el futuro, resultando en cambios climáticos más extremos en la región:un aumento de temperatura de aproximadamente 10 grados Fahrenheit y una disminución del 40 por ciento en las precipitaciones de verano para el 2100.

Las simulaciones por computadora mostraron que el crecimiento del arce azucarero se vería levemente dañado en el Escenario uno, especialmente en los sitios más cálidos del sur. Los resultados del Escenario Dos mostraron una disminución grande y consistentemente significativa en el crecimiento de los arces azucareros en los cuatro sitios y para todas las parcelas, las tratadas con fertilizante de nitrógeno y las parcelas no tratadas. Es posible triplicar las tasas de crecimiento en las condiciones del segundo escenario.

En el escenario dos, los arces azucareros eventualmente desaparecerían de la península inferior de Michigan, aunque los cambios probablemente ocurrirían durante varios siglos, Ibáñez dijo. Si eso pasa, el bosque de frondosas del norte dominado por arces azucareros y hayas podría ser reemplazado por bosque de roble y nogal, que se adapta mejor a las condiciones de sequía pero que no elimina tanto carbono de la atmósfera.

"El secuestro de carbono es un gran servicio que nos brindan los bosques y es muy importante para cualquier tipo de regulación climática en el futuro, "Ibáñez dijo." Si las condiciones de sequía reducen la productividad de los bosques de Michigan en el futuro, su capacidad para secuestrar carbono también se verá afectada ".