Durante la sequía más larga en la historia moderna de California, un par de investigadores de la UO se dirigieron a los bosques de Sierra Nevada para investigar cómo la composición del bosque afecta el suministro de agua y qué cambios pueden ocurrir cuando el cambio climático altera la estructura ecológica de los bosques.

Lo que encontraron es una forma de utilizar la relación entre árboles y suelos para predecir cambios en los niveles de agua y carbono en estos bosques de montaña y cuencas hidrográficas. Combinando sus hallazgos con datos históricos, sugieren un posible aumento del 10 al 60 por ciento en la pérdida regional de agua a medida que el cambio climático empuja a las especies de árboles a migrar a diferentes elevaciones.

El investigador postdoctoral de la UO Toby Maxwell del Instituto de Ecología y Evolución y Lucas Silva, profesor de estudios ambientales y geografía, dirigió el estudio, que se realizó en colaboración con el científico del suelo Will Horwath de la Universidad de California, Davis. El estudio apareció en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Se esperaba que la sequía de California causara cambios en los paisajes de los bosques montanos y estábamos interesados ​​en tratar de comprender cómo estos cambios podrían afectar el ciclo de dos importantes recursos naturales:el agua y el carbono. "dijo Maxwell, el autor principal del estudio. "Descubrimos que la interacción de las especies de árboles y las propiedades del suelo es útil para comprender mejor las relaciones carbono-agua y para predecir cambios en la forma en que el agua se mueve a través de estos bosques".

Los investigadores se centraron en la composición del bosque porque los árboles desempeñan un papel fundamental en el movimiento y la disponibilidad de agua. Esto ocurre principalmente a través de la transpiración, un proceso en el que la humedad se mueve de los árboles a la atmósfera.

Si un árbol transporta más agua del suelo a la atmósfera, menos agua fluirá a los ríos y embalses. Pero la naturaleza exacta de la función de cada árbol y lo que eso significa para los niveles de agua y carbono varía ampliamente según una serie de factores biológicos y ambientales.

Estos factores cambian constantemente, los investigadores dijeron, porque los bosques están cambiando junto con el clima a medida que las plantas y los árboles reaccionan al aumento de las temperaturas y los patrones de precipitación fluctuantes. En Sierra Nevada Hay años de datos que muestran que ciertos tipos de árboles comienzan a crecer en elevaciones más altas a medida que el clima del estado tiende a ser más cálido y seco.

"Las parcelas de monitoreo a largo plazo en Sierra Nevada muestran la expansión de árboles de hoja ancha hacia altitudes más altas, Silva dijo. "Una de las principales respuestas al cambio climático en los ambientes montañosos es la migración de los árboles cuesta arriba".

Teniendo en cuenta que estas cuencas hidrográficas forestales proporcionan agua a hasta 20 millones de personas en California, Los cambios en estos bosques, y el agua que fluye a través de sus cuencas hidrográficas, podrían tener ramificaciones significativas para el estado.

"Una de las principales razones por las que estaba interesado en investigar qué podrían significar los cambios en la composición de los bosques para los ciclos del agua y el carbono es por las implicaciones para los recursos naturales y estos paisajes, "Dijo Maxwell.

Maxwell también estaba interesado en utilizar su investigación para examinar un área de gran incertidumbre sobre cómo funcionan los bosques:la interacción del suelo y las especies de árboles.

Desde tres altitudes diferentes en Sierra Nevada, desde las laderas de granito fuera del lago Tahoe hasta los flancos volcánicos del monte Lassen, recolectaron 225 muestras de suelo y basura vegetal y 345 muestras de hojas de nueve especies de árboles para medir la eficiencia del uso del agua, un índice que muestra cuánta agua se pierde por transpiración en relación con la cantidad de dióxido de carbono que eliminan del aire. diferentes paisajes.

"Obtuve mi segundo doctorado en plantas de molienda, "bromeó Maxwell, quien reclutó la ayuda de un molinillo de café y soluciones ácidas para trabajar en las primeras etapas de extracción de celulosa de cientos de hojas y agujas de pino.

Una de las primeras observaciones fue desconcertante:los datos mostraron que los árboles en lugares con los niveles más altos de precipitación eran los más afectados por el estrés hídrico, lo que significa que los árboles estaban racionando el agua porque sentían que era un recurso escaso. Eso parece contradictorio dada la importante precipitación en la región donde se ubicaron estos árboles, Dijo Maxwell.

Cuando los investigadores profundizaron en los datos y examinaron el suelo, descubrieron que el suelo no retenía mucha agua, limitar la transpiración. Este fue uno de sus primeros descubrimientos importantes para comprender cómo interactúan el suelo y las especies para influir en cómo el agua se mueve de la tierra al aire.

Continuaron clasificando cantidades masivas de datos para extraer información sobre cómo cada especie de árbol transporta agua y cómo eso cambia según el suelo en el que están arraigados.

"Al principio eran datos bastante ruidosos. Realmente fue esa interacción entre los árboles y el desarrollo del suelo lo que llevó a conclusiones significativas, "Dijo Silva." Si solo miras los árboles, ves un montón de puntos de datos, sin una tendencia clara. Una vez que considere sus interacciones con el suelo y el cambio atmosférico, realmente tiene sentido ".

Al examinar las interacciones, Pudieron convertir su complicado conjunto de datos en hallazgos condensados ​​que ayudan a identificar qué combinaciones de árboles y suelo producen diferentes niveles de transpiración.

"Descubrimos que la cantidad de agua que se pierde varía mucho entre las diferentes especies de árboles y que los diferentes tipos de suelo regulan ese efecto, "Dijo Maxwell.

Silva agregado, "Cuando pones los dos juntos, puede pasar de comprender lo que está sucediendo a nivel de hoja a comprender lo que significa para el paisaje ".

Los hallazgos deberían ser útiles para los administradores forestales y los responsables de la formulación de políticas a medida que analizan cómo gestionar estratégicamente los bosques y los recursos naturales. Maxwell y Silva dijeron. La información también debería ayudar a modelar cómo afectará el cambio climático a los paisajes.

Maxwell planea continuar esta investigación en el Laboratorio de Investigación de Suelo, Planta y Atmósfera de Silva en la UO a través de una subvención recientemente otorgada por el Comité Geográfico Nacional de Investigación y Exploración. El nuevo estudio, "La paradoja climática:mapeo de la resiliencia y vulnerabilidad de los bosques montanos, "incorporará nuevos sitios de bosques en todo Oregon.

Los investigadores planean generar mapas regionales de uso del agua y secuestro de carbono en una colaboración con académicos en el Laboratorio de Infografía en el Departamento de Geografía de la UO.