Hace casi 100 años, hubo un extraño toma de posesión en cámara lenta de las Grandes Llanuras. Durante el Dust Bowl de la década de 1930, mientras una ola de calor histórica y una sequía azotaban el centro de los Estados Unidos, hubo un cambio dramático en los tipos de plantas que ocupaban la región.

Los pastos más comunes en el norte más frío comenzaron a apoderarse de los estados de las llanuras del sur inusualmente cálidos y secos que generalmente estaban ocupados por otros pastos nativos.

En el momento, por supuesto, este cambio en la cobertura vegetal no fue la principal preocupación durante un desastre que desplazó a unos 2,5 millones de personas y causó al menos $ 1,9 mil millones en pérdidas agrícolas solamente. Y, De hecho, no parecía tan extraño, hasta que los científicos comenzaron a aprender más sobre este tipo de plantas.

"Lo que sucedió solo se convirtió en un misterio mucho después, basado en nuestra comprensión posterior de los rasgos de las especies que se reemplazaron entre sí, "dijo Alan Knapp, un profesor distinguido de la Universidad en el Departamento de Biología de la Universidad Estatal de Colorado en la Facultad de Ciencias Naturales y el ecólogo senior del Programa de Posgrado en Ecología de la CSU.

Durante la década de 1960, Los investigadores encontraron que había una diferencia ecológica clara entre estos dos tipos de lo que se pensaba como pastos de clima más cálido y más frío (un grupo, conocido como "C4" utiliza la fotosíntesis para producir un compuesto con cuatro átomos de carbono, comparado con el otro, conocido como "C3, "cuyo primer compuesto de fotosíntesis está compuesto por sólo tres átomos de carbono). Los pastos C4 crecen mejor en temperaturas cálidas y son más eficientes en el uso de agua. Los pastos C3 tienden a ser más abundantes en climas más fríos y húmedos.

Lo que planteó la pregunta:¿Por qué? durante una sequía y una ola de calor infames, ¿Las hierbas C3 invadirían repentinamente unas 135? 000 millas cuadradas del centro-sur de los EE. UU. Así nació la "paradoja del Dust Bowl".

No se trata solo de una curiosidad histórica. A medida que se acelera el cambio climático, pastizales que cubren entre el 30% y el 40% de la superficie terrestre del mundo, ya están experimentando un aumento de las temperaturas y variaciones extremas en las precipitaciones y se espera que experimenten sequías aún más extremas. Y, señaló Knapp, "Son una parte vital de las economías locales dondequiera que ocurran". Entonces, comprender qué precipitó el cambio repentino del Dust Bowl en las especies de césped, y sus efectos en cadena, es una cuestión cada vez más urgente.

"Debido a que se prevé que sequías tan extremas serán más comunes en el futuro con el cambio climático, es importante comprender por qué estos pastizales respondieron de la forma en que lo hicieron, que era exactamente lo contrario de lo que uno predeciría en función de sus rasgos, "Dijo Knapp.

Ahora, Knapp y sus colegas han encontrado una respuesta a esta pregunta. En un nuevo periódico publicado esta semana en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , describen un experimento de sequía artificial de cuatro años llevado a cabo en los pastizales de Kansas y Wyoming que ofrece una solución al misterio de la paradoja del Dust Bowl.

"Este estudio desvela un acertijo sobre por qué los pastos C3 pueden superar a los pastos C4 en condiciones secas, ", dijo el coautor Yiqi Luo del Centro de Ciencia y Sociedad de Ecosistemas de la Universidad del Norte de Arizona." A medida que el clima global cambia y los patrones de precipitación cambian, esta nueva lente es una herramienta importante para predecir la dinámica futura de la vegetación y el almacenamiento de carbono ".

Esto nos devuelve al misterio. ¿Por qué estos amantes de la frialdad, Los pastos C3 menos eficientes en agua han llegado a dominar el centro de los EE. UU. durante una histórica ola de calor y sequía? Knapp y sus colegas descubrieron que tenía menos que ver con la cantidad de precipitación y mucho más con la caída de la precipitación.

Durante un año de crecimiento normal en las llanuras del sur de EE. UU., la mayor parte de la humedad cae en verano, durante la temporada de crecimiento. Pero en las praderas del norte, los patrones de precipitación son más uniformes durante todo el año. Resulta que esto también es lo que sucede durante las sequías extremas:las precipitaciones están mucho menos ligadas a los meses cálidos, ocurriendo de manera más uniforme a lo largo del año.

Entonces, con precipitaciones cayendo en patrones más parecidos a las llanuras del norte durante una sequía en el sur, Los pastos C3 encontraron los límites de su dinámica de lluvia preferida extendiéndose hacia el sur. Y proliferaron.

Los investigadores también encontraron que la invasión de las plantas C3 tiene una especie de poder de autoabastecimiento. Debido a que comienzan a crecer a principios de año, "pueden utilizar de forma preventiva el agua del suelo antes de que las plantas C4 se activen, reduciendo aún más el crecimiento de especies C4, "Dijo Knapp.

Estos resultados no son simplemente una cuestión de contar y rastrear especies. Los diferentes tipos de pastos también tienen diferentes características que pueden conducir a cambios en el ecosistema en general, clima, y uso de la tierra.

Por ejemplo, Los pastos C3 tienden a reverdecer un promedio de un mes antes que los pastos C4, pero mueren antes, cambiar el intercambio de carbono suelo-aire de la región. Ser menos eficiente con el agua, Los pastos C3 absorben más humedad del suelo, que tiene un efecto compuesto, particularmente durante los años en que el agua ya es escasa.

La época del año en que crecen también importa.

"Todas las plantas, cuando crece activamente y es verde, evaporar cantidades sustanciales de agua de sus hojas, "Explicó Knapp." Esto tiene un efecto de enfriamiento local. Debido a que los pastos C3 crecen cuando hace frío (en primavera) pero no a mediados del verano, el efecto refrescante se pierde cuando más se necesita:durante los calurosos meses de verano. Esto significa que el cambio de los patrones de crecimiento C4 a C3 podría resultar en veranos más calurosos ".

El equipo planea continuar estudiando los impactos de estos cambios estacionales y recuperarse de ellos.

"Después de la sequía de Dust Bowl que duró una década, Los restos del impacto de la sequía en las comunidades vegetales fueron evidentes durante 20 años, ", Dijo Knapp. Así que el grupo ahora está monitoreando cuánto tiempo tomarán sus parcelas experimentales para recuperarse después de su experimento de cuatro años.

"Como sistema tan extenso a nivel mundial, Los pastizales juegan un papel importante en el ciclo global del carbono y las interacciones entre la vegetación y la atmósfera. "Knapp dijo, razón por la cual comprender estos eventos históricos a gran escala será fundamental para prepararse para los cambios climáticos del futuro.

El papel, "Resolviendo la paradoja del Dust Bowl de las respuestas de los pastizales a la sequía extrema, "apareció el 24 de agosto en PNAS , junto con un artículo de un miembro de la facultad del Departamento de Biología, Profesora Distinguida de la Universidad Diana Wall, quien fue coautor de un artículo titulado, "La diversidad genética de los invertebrados del suelo corrobora las estimaciones de tiempo para los colapsos pasados ​​de la capa de hielo de la Antártida Occidental".