Debido a su distribución mundial, los árboles tienen un papel extraordinario en la eliminación de cantidades excesivas de CO ₂ liberado a la atmósfera por la actividad humana. Hasta aquí, sin embargo, no existe ninguna herramienta para calcular con precisión la absorción de dióxido de carbono de los árboles durante toda su vida. Usando una secuencia de una década de anillos de crecimiento anual de pinos, científicos del Centro de RMN del Centro de Biología Química de la Universidad de Umeå, (KBC) han introducido una técnica muy avanzada para rastrear el metabolismo del carbono de las plantas y sus controles ambientales. Esta técnica sienta las bases para parametrizaciones muy mejoradas del cambio climático y los modelos de vegetación global.

Dióxido de carbono (CO ₂ ) la absorción por la fotosíntesis de las plantas generalmente se considera una forma de contrarrestar las concentraciones cada vez mayores en el CO atmosférico ₂ y cambio climático. En experimentos a corto plazo, CO elevado ₂ se ha descubierto que aumenta la fotosíntesis, pero es incierto si este efecto fortuito persistirá durante las próximas décadas y bajo climas cambiantes.

Investigadores del Departamento de Bioquímica Médica y Biofísica de la Universidad de Umeå han estado trabajando en los últimos años para desarrollar métodos que permitan perfeccionar los modelos climáticos. evaluar el papel de las plantas para reducir la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, y también para dilucidar cómo el cambio climático afecta el metabolismo de las plantas. Estas preguntas no se pueden responder mediante experimentos a corto plazo, por lo tanto, los investigadores de Umeå utilizan archivos de material vegetal, y búsqueda de rastros de procesos durante décadas. En publicaciones anteriores, el grupo de investigación de Juergen Schleucher demostró que los modelos de vegetación deben considerar todo el metabolismo de las plantas. Anteriormente utilizaron material vegetal histórico en herbario para estudiar el desarrollo de la fotosíntesis y el metabolismo en las plantas durante un período de tiempo más largo y, por lo tanto, pudieron hacer predicciones para el futuro en condiciones climáticas cambiantes.

Con su última publicación en la revista Informes científicos , Thomas Wieloch y sus colegas en Umeå, Austria, Suiza y EE. UU. Informan sobre un método innovador para analizar el metabolismo de un árbol durante toda su vida. Como usar un microscopio en lugar de una lupa, los especialistas en RMN midieron las proporciones de isótopos de carbono (13C / 12C) en las seis posiciones C-H individuales en la glucosa fotosintética. Esto contrasta con las técnicas convencionales, que no resuelven posiciones C-H individuales, pero determine un valor promedio en todas las posiciones de glucosa. En una serie de anillos de árboles de pino negro (Pinus nigra), el equipo encontró varias señales novedosas que informan sobre procesos metabólicos además del CO ₂ consumo. Por lo tanto, el nuevo enfoque extrae señales más bien definidas, y multiplica el contenido de información de los archivos de plantas, como los anillos de los árboles.

Luego, los científicos observaron los anillos de los árboles de 11 especies de árboles distribuidas por todo el mundo. "Nuestros resultados de 11 especies de árboles muestran que las proporciones 13C / 12C en posiciones individuales C-H dejan una huella digital de la regulación del metabolismo, que parece ser similar para todas las especies, "dijo Thomas Wieloch.

"Detectamos varias señales de 13C desconocidas hasta ahora en las moléculas de celulosa de nuestras muestras de anillos de árboles que se resuelven anualmente. Esto significa que, además de CO ₂ consumo, otros procesos metabólicos también influyen en las relaciones 13C / 12C en posiciones C-H individuales, y las señales que informan sobre estos procesos se pueden recuperar de series de anillos de árboles. La serie de anillos de árboles puede cubrir miles de años, por lo que incluso las preguntas sobre este período de tiempo se pueden abordar, "explica Thomas Wieloch.

"Este estudio muestra que podemos analizar la historia metabólica de los árboles con una resolución mucho mayor, para que podamos detectar si los árboles se aclimatan a climas cambiantes, "dice el profesor Juergen Schleucher, uno de los dos directores del Centro de RMN en Umeå. "Realmente esperamos que nuestro descubrimiento de que las proporciones 13C / 12C varían entre las posiciones C-H individuales de la celulosa de los anillos de los árboles produzca interpretaciones mejoradas de las señales de isótopos 13C / 12 C para el ciclo global del carbono. Según este estudio reciente, ahora pasaremos a proponer mecanismos fisiológicos para el origen de las nuevas señales metabólicas, para que eventualmente podamos descifrar cómo el aumento de CO ₂ en combinación con el cambio climático afectará el crecimiento de los árboles durante décadas ".

"Los resultados de esta investigación de RMN más reciente de Umeå podrían ser muy relevantes para la silvicultura porque podría brindar a los investigadores del clima mejores datos básicos para sus modelos y brindar a los tomadores de decisiones nuevas ideas sobre cómo adaptar sus planes de manejo forestal y hacer que las estimaciones de la producción de árboles sean más realistas". "dice Juergen Schleucher.