Una arboleda de álamos. Crédito:Martin Venturas / Universidad de Utah
En un mundo con niveles crecientes de dióxido de carbono atmosférico, las plantas deben ser felices, ¿Derecha? Los experimentos han demostrado que, sí, El aumento de dióxido de carbono permite que las plantas realicen más fotosíntesis y utilicen menos agua.
Pero la otra cara de la moneda es que las temperaturas más cálidas hacen que las plantas utilicen más agua y realicen menos fotosíntesis. Entonces, que fuerza, CO 2 fertilización o estrés por calor, gana este tira y afloja climática?
La respuesta, Investigadores de la Universidad de Utah escriben en un nuevo estudio en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , es que depende de si los bosques y los árboles son capaces de adaptarse a su nuevo entorno. El estudio, ellos dicen, incorpora aspectos de la fisiología de un árbol para explorar cómo los árboles y los bosques responden a un clima cambiante.
"Se trata de tomar la fisiología de células individuales y escalarla en una computadora para hacer proyecciones de los bosques de un continente, "dice el coautor del estudio William Anderegg.
Pérdida de agua derivada
Para preparar el escenario para este tira y afloja, es importante comprender cómo los árboles y las plantas usan el agua.
En un arbol, el agua se extrae de las raíces a través del xilema, el sistema vascular del árbol. El agua se mueve hacia las hojas donde ocurre la fotosíntesis. En el envés de las hojas, pequeños poros llamados estomas abiertos para admitir CO 2 para la fotosíntesis. El vapor de agua puede escapar a través de los estomas, aunque, por lo que es necesario cerrar los estomas para protegerse contra la pérdida de agua durante las épocas de calor o sequía.
Durante una intensa sequía, los árboles tienen que esforzarse más para llevar agua al árbol y a través del xilema. Si el suelo está lo suficientemente seco, la tensión en el agua hace que se forme una burbuja de aire en el xilema, reduciendo eficazmente el transporte de agua y dañando o matando al árbol. Es parecido a un infarto.
Un modelo fisiológico
John Sperry, de la Facultad de Ciencias Biológicas de la U, pasó décadas estudiando la fisiología del uso del agua de los árboles, y en los últimos años se ha sumado a Anderegg y al investigador postdoctoral Martín Venturas, junto con otros colegas. Juntos, han desarrollado un modelo de cómo los rasgos fisiológicos de los árboles, principalmente la regulación de la apertura estomática, influye en la fotosíntesis y la pérdida de agua en respuesta a un entorno cambiante, incluida la sequía.
Este modelo, Sperry dice:ahora ha permitido una nueva forma de predecir el resultado del tira y afloja climático, cuantificar los efectos competitivos del CO 2 fertilización y estrés por calor para encontrar el punto de equilibrio.
Pero también ha permitido otro avance en la comprensión:Anderegg dice que el modelo les permite simular la capacidad de los árboles para aclimatarse al calor y la sequía, ambos en escalas de tiempo cortas, cerrando o abriendo estomas, o en escalas de tiempo largas, por crecimiento adicional de árboles o muerte regresiva del bosque. "Suponemos que las plantas están adaptadas para ser algo inteligentes a la hora de responder al clima y al medio ambiente, "Dice Anderegg.
Se observó algo de aclimatación en experimentos anteriores en los que los árboles se bañaron en CO 2 -aire enriquecido, Venturas agrega, y también se ve en bosques que son similares entre sí pero que se encuentran en climas ligeramente diferentes.
"Nuestros modelos actuales no hacen fisiología ni aclimatación, "Dice Anderegg." Son de enorme importancia para el futuro de los bosques. Se nos ocurrieron formas de incorporarlos ".
Se trata de la proporción
Los resultados del modelo, Sperry dice:sugieren que el ganador del tira y afloja no depende de la cantidad absoluta de CO 2 aumento o calentamiento, solo la proporción entre los dos.
"Por lo tanto, puede tener el mismo bosque moviéndose a través de grandes gradientes en el cambio climático si esa proporción está en el punto neutral, "Dice Sperry." Pero cualquier cosa que empuje esa proporción hacia el lado del calentamiento tendrá potencial para un impacto negativo grave ".
Si los bosques no pueden aclimatarse, los investigadores escriben, entonces la proporción debe estar por encima de 89 partes por millón de CO 2 por grado C de calentamiento para evitar un estrés significativo y la muerte de los árboles. Solo el 55% de los pronósticos climáticos muestran que este escenario ocurre. Pero si los bosques pueden aclimatarse, entonces pueden tolerar una proporción más baja:67 partes por millón de CO 2 por grado de calentamiento, que ocurre en el 71% de las previsiones.
Otros factores de propina
Pero incluso con la aclimatación otros factores pueden inclinar la balanza hacia una catástrofe forestal. El modelo no tiene en cuenta los incendios forestales o la infestación de insectos, Venturas dice:sólo la fisiología de los árboles, aunque los bosques estresados son más susceptibles tanto a los incendios como a los insectos.
"Está mejorando una pieza del rompecabezas, pero aún necesitamos aprender mucho sobre las otras piezas y cómo se integran, " él dice.
Los investigadores también escriben que los años excepcionalmente secos también pueden inclinar la balanza. "En esos casos, si caemos por debajo de un umbral de humedad del suelo, podríamos hacer morir todo el bosque, "Dice Venturas. La mortalidad puede suceder relativamente repentinamente". Ves esto en la maceta de tu casa si te olvidas de regar, "Dice Sperry." Se verá bien hasta cierto punto, pero luego alcanzas ese umbral de humedad y en cuestión de días la planta puede morir. Si no llueve en ese período, el sistema entra en un ciclo en el que el suelo se seca demasiado rápido y envía a los árboles a una falla vascular ".
Sperry agrega que el estudio predice una precaria cuerda floja de condiciones climáticas para que los bosques del futuro naveguen. "El estudio de ninguna manera da luz verde al status quo".
