Dosel del bosque tropical en Caxiuanã, Brasil. Crédito:Jake Bryant
Los científicos de plantas han observado que cuando los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera aumentan, la mayoría de las plantas hacen algo inusual:engrosan sus hojas.
Y dado que la actividad humana está elevando los niveles de dióxido de carbono atmosférico, Las plantas de hojas gruesas parecen estar en nuestro futuro.
Pero las consecuencias de esta respuesta fisiológica van mucho más allá de las hojas más pesadas en muchas plantas. Dos científicos de la Universidad de Washington han descubierto que las plantas con hojas más gruesas pueden exacerbar los efectos del cambio climático porque serían menos eficientes en la captura de carbono atmosférico. un hecho que los modelos de cambio climático hasta la fecha no han tenido en cuenta.
En un artículo publicado el 1 de octubre en la revista Ciclos biogeoquímicos globales , los investigadores informan que, cuando incorporaron esta información en modelos climáticos globales bajo los altos niveles de dióxido de carbono atmosférico esperados para finales de este siglo, el "sumidero de carbono" global contribuido por las plantas fue menos productivo, dejando alrededor de 5,8 petagramos adicionales, o 6,39 millones de toneladas, de carbono en la atmósfera por año. Esos niveles son similares a la cantidad de carbono que se libera a la atmósfera cada año debido a las emisiones de combustibles fósiles generadas por el hombre:8 petagramos, o 8,8 millones de toneladas.
"Las plantas son flexibles y responden a diferentes condiciones ambientales, "dijo la autora principal Abigail Swann, profesor asistente de ciencias atmosféricas y biología de la Universidad de Washington. "Pero hasta ahora, nadie había intentado cuantificar cómo este tipo de respuesta al cambio climático alterará el impacto que tienen las plantas en nuestro planeta ”.
Este mapa muestra la distribución global del calentamiento adicional debido al engrosamiento de las hojas, más allá del efecto de elevar el dióxido de carbono atmosférico a 710 ppm, que fue proyectado en simulaciones por Kovenock y Swann. Crédito:Kovenock y Swann, 2018, Ciclos biogeoquímicos globales
Además de un sumidero de carbono vegetal que se debilita, las simulaciones realizadas por Swann y Marlies Kovenock, un estudiante de doctorado en biología de la UW, indicó que las temperaturas globales podrían aumentar entre 0,3 y 1,4 grados Celsius más de lo que ya han proyectado los científicos que estudian el cambio climático.
"Si este rasgo único, el grosor de la hoja, en niveles altos de dióxido de carbono tiene un impacto tan significativo en el curso del cambio climático futuro, Creemos que los modelos climáticos globales deberían tener en cuenta otros aspectos de la fisiología y el comportamiento de las plantas al intentar pronosticar cómo será el clima a finales de este siglo. "dijo Kovenock, quién es el autor principal del artículo.
Los científicos no saben por qué las plantas engrosan sus hojas cuando los niveles de dióxido de carbono aumentan en la atmósfera. Pero la respuesta se ha documentado en muchos tipos diferentes de especies de plantas, como árboles leñosos; cultivos básicos como el trigo, arroz y patatas; y otras plantas que se someten a fijación de carbono C3, la forma de fotosíntesis que representa aproximadamente el 95 por ciento de la actividad fotosintética en la Tierra.
Las hojas pueden engrosarse hasta en un tercio, que cambia la relación entre el área de la superficie y la masa en la hoja y altera las actividades de las plantas como la fotosíntesis, el intercambio de gases, enfriamiento evaporativo y almacenamiento de azúcar. Las plantas son moduladores cruciales de su entorno; sin ellas, La atmósfera de la Tierra no contendría el oxígeno que respiramos, y Kovenock y Swann creían que esta respuesta crítica y predecible de engrosamiento de las hojas era un punto de partida ideal para tratar de comprender cómo los cambios generalizados en la fisiología de las plantas afectarán el clima de la Tierra.
"Los biólogos de plantas han recopilado grandes cantidades de datos sobre la respuesta del engrosamiento de las hojas a los altos niveles de dióxido de carbono, incluidos los niveles de dióxido de carbono atmosférico que veremos a finales de este siglo, ", dijo Kovenock." Decidimos incorporar los efectos fisiológicos conocidos del engrosamiento de las hojas en los modelos climáticos para averiguar qué efecto, Si alguna, esto tendría a escala mundial ".
Escena cerca de la Estación Biológica Bosque Nuboso Wayqecha en el Parque Nacional Manú, Perú. Crédito:Abigail Swann
Un artículo de 2009 realizado por investigadores en Europa y Australia recopiló y catalogó datos de años de experimentos sobre cómo cambian las hojas de las plantas en respuesta a diferentes condiciones ambientales. Kovenock y Swann incorporaron los datos recopilados sobre las respuestas del dióxido de carbono en los modelos del sistema terrestre que se utilizan ampliamente para modelar el efecto de diversos factores en los patrones climáticos globales.
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera hoy ronda las 410 partes por millón. Dentro de un siglo, puede subir hasta 900 ppm. The carbon dioxide level that Kovenock and Swann simulated with thickened leaves was just 710 ppm. They also discovered the effects were worse in specific global regions. Parts of Eurasia and the Amazon basin, por ejemplo, showed a higher minimum increase in temperature. En estas regiones, thicker leaves may hamper evaporative cooling by plants or cloud formation, said Kovenock.
Swann and Kovenock hope that this study shows that it is necessary to consider plant responses to climate change in projections of future climate. There are many other changes in plant physiology and behavior under climate change that researchers could model next.
"We now know that even seemingly small alterations in plants such as this can have a global impact on climate, but we need more data on plant responses to simulate how plants will change with high accuracy, " said Swann. "People are not the only organisms that can influence climate."
