Es de esperar que las plantas que esperan prosperar en el ciclo de lluvias de auge o caída de California opten por echar raíces en un lugar que pueda almacenar mucha agua bajo tierra para que dure los años de sequía.

Pero algunas de las comunidades de plantas más exitosas del estado, y probablemente en climas mediterráneos en todo el mundo, que se caracterizan por inviernos húmedos y veranos secos, han adoptado un enfoque diferente. Han aprendido a prosperar en áreas con una capacidad de almacenamiento de agua subterránea apenas lo suficientemente grande como para contener el agua que cae incluso en años de escasez.

Asombrosamente, a estas plantas les va bien tanto en los años de poca agua como en los de lluvia precisamente porque el suelo y la roca erosionada debajo del suelo almacenan muy poca agua en relación con la lluvia.

"El punto clave de nuestro estudio es que, en muchos sitios de la costa norte, la capacidad de almacenamiento es pequeña en relación con la cantidad de lluvia, "dijo Jesse Hahm, estudiante de posgrado en la Universidad de California, Berkeley, y uno de los dos primeros autores del estudio. "Debido a que la capacidad del subsuelo para almacenar agua durante la temporada de lluvias es pequeña, todavía llueve lo suficiente, incluso en los años secos, para reponer el suministro de agua. La limitada capacidad de almacenamiento subterráneo es el mecanismo clave que desacopla las plantas y la disponibilidad de agua que tienen en el verano de los grandes cambios en las lluvias de invierno ".

Como resultado, estas plantas son mucho más resistentes en años de sequía, como lo demuestra la relativamente ilesa costa norte de California durante las recientes sequías que mataron a cientos de millones de árboles en Sierra Nevada.

"Debido a que el agua subterránea se repone incluso en años de sequía, en el verano estas plantas sienten la misma cantidad de suministro de agua bajo tierra, no importa cuánta lluvia haya caído durante el invierno, "Hahm dijo." Realmente no saben si llovió mucho o un poco, porque tienen la misma cantidad de agua almacenada bajo tierra cada verano ".

Por otro lado, Las plantas que crecen hoy en día en un suelo que puede absorber tanta agua como las lluvias de invierno pueden proporcionar, albergan plantas que tendrán que lidiar con el clima cada vez más seco del estado. poniéndolos en riesgo a medida que cambia el clima. Esto puede ser un problema para las comunidades de plantas de Sierra Nevada que dependen menos de una capa de nieve persistente y cada vez más del agua subterránea almacenada para que dure el verano seco.

Hahm y David Dralle, el otro primer autor y ex estudiante de posgrado de Berkeley que es profesor asistente en la Universidad Estatal de Sacramento, describir sus hallazgos, junto con sus compañeros, en un artículo recientemente aceptado por la revista Cartas de investigación geofísica y ahora online.

Humedad de la roca

Si bien la mayoría de la gente piensa que las plantas dependen solo del agua almacenada en la capa superficial del suelo, William Dietrich de Berkeley, profesor de ciencias terrestres y planetarias, y la recién graduada Daniella Rempe, un profesor asistente en la Universidad de Texas, Austin, Recientemente descubrió que el agua almacenada en rocas fracturadas y erosionadas debajo del suelo juega un papel igual o mayor. Lo que Dietrich y Rempe llaman "humedad de la roca" puede representar una proporción significativa de lo que las plantas dependen anualmente.

Una de las principales implicaciones del nuevo estudio, Dietrich dice:es que los modelos climáticos globales deben incorporar la humedad de las rocas en sus cálculos para representar y predecir con precisión los impactos de la sequía o las fuertes lluvias. En años recientes, Los árboles muertos por la sequía o el calor han provocado incendios forestales catastróficos en California, España, Grecia, Australia y muchas regiones con un Clima mediterráneo.

"Comprender cómo se almacena el agua en las profundidades del lecho de roca erosionada y cómo las variaciones en ese suministro de agua y en la lluvia afectan el suministro de agua de la planta en esa zona es extremadamente importante en un clima estacionalmente seco, "Hahm dijo.

En su estudio, los investigadores examinaron 26 sitios en todo el estado. Todos estaban debajo del cinturón de nieve de modo que la lluvia invernal almacenada bajo tierra fue la principal fuente de agua para las plantas durante la estación seca del verano. Usando datos de lluvia y datos de flujo de arroyos del Servicio Geológico de EE. UU. Para calcular la cantidad de agua almacenada anualmente bajo tierra, pudieron evaluar la capacidad de almacenamiento subterráneo del suelo y la roca erosionada.

De los 26 sitios, solo siete, todos en la cordillera de la costa norte, tenían una capacidad limitada de almacenamiento de agua subterránea y les fue bien durante la reciente sequía prolongada del estado, entre 2011 y 2016. Estos sitios iban desde pastos y robles sabanas y chaparrales hasta densos bosques de abetos de Douglas, pero todos se caracterizaron por un bajo almacenamiento subterráneo en relación con la precipitación anual promedio en el área, que tiende a ser alto. El exceso de agua que el subsuelo no pudo almacenar en el invierno atravesó el suelo y fracturó el lecho de roca y terminó en los arroyos.

Los otros sitios, incluyendo la mayoría de los sitios en el sur de California, sufrió en la sequía, con la extinción de la vegetación y menos saludable, menos plantas verdes. Todos se caracterizaron por un almacenamiento subterráneo que es suficiente para absorber la mayor parte de la lluvia que cae anualmente, pero eso se había agotado en años de sequía.

Usando imágenes de satélite para medir la productividad y salud de la vegetación en cada sitio, los investigadores concluyeron que los sitios con alta capacidad relativa de almacenamiento eran los que más variaban entre los años húmedos y secos en cuanto al verde de las plantas. Los sitios con baja capacidad de almacenamiento subterráneo en relación con la precipitación anual promedio obtuvieron mejores resultados, permaneciendo igualmente verde y saludable en años de sequía y años húmedos por igual.

Hahm señaló que muchas plantas en Sierra Nevada dependen de la capa de nieve para saciar su sed durante los típicos veranos sin lluvia. Pero a medida que aumentan las temperaturas con el calentamiento global, Las precipitaciones invernales se producirán cada vez más en forma de lluvia.

"En cierto sentido, esto es un vistazo al futuro, "Hahm dijo." A medida que el clima se calienta, y a medida que aumenta la elevación de la línea de nieve en estas cadenas montañosas, cada vez más lugares pasarán de depender de la capa de nieve a depender del agua almacenada en el subsuelo. Es necesario explorar más la comprensión de cómo esta limitación de la capacidad de almacenamiento afectará a las plantas en todo el estado en áreas de alta montaña ".

Los conocimientos sobre la humedad de las rocas surgieron de un proyecto a largo plazo en la Reserva Angelo Coast Range en el norte de California, parte del Sistema de Reservas Naturales de la UC, donde los científicos del Observatorio de la Zona Crítica del río Eel siguieron el agua del cielo a través de la vegetación, el suelo y la roca en los arroyos y regresan a la atmósfera a través de la evaporación y la transpiración para trazar el ciclo de vida del agua en el medio ambiente. Financiamiento primario para el observatorio, que dirige Dietrich, proviene de la National Science Foundation (EAR 1331940).