Fósiles de Wyoming revelan que el calor y la sequía superaron el beneficio inicial del CO₂, redujeron drásticamente la cobertura forestal y retrasaron su recuperación durante más de 100.000 años
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Eduardo Schmitz
Un episodio de calentamiento global ocurrido hace aproximadamente 56 millones de años provocó una extensa pérdida de árboles y transformó bosques densos en paisajes con copas mucho más abiertas. La reconstrucción de aquel cambio ofrece una advertencia sobre los límites de la capacidad de las plantas para aprovechar el aumento del dióxido de carbono cuando también enfrentan temperaturas extremas y escasez de agua.
La investigación examinó el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, conocido como PETM, uno de los episodios de calentamiento más rápidos e intensos de la historia geológica reciente. Durante ese periodo, una enorme liberación natural de carbono elevó la temperatura media mundial entre 5 y 9 grados Celsius y alteró el clima durante más de 150.000 años.
Los resultados fueron publicados en la revista Science por un equipo dirigido por la paleobotánica Regan E. Dunn. La investigadora trabaja como subdirectora adjunta y curadora asociada del Samuel Oschin Global Center for Ice Age Research, perteneciente a La Brea Tar Pits y al Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles, en Estados Unidos.
Una liberación masiva de carbono transformó el planeta
El PETM comenzó cuando una gran cantidad de gases de efecto invernadero ingresó a la atmósfera. La actividad volcánica vinculada con la apertura del Atlántico Norte desempeñó un papel central en la liberación de carbono, aunque los investigadores siguen estudiando la contribución de distintas fuentes.
El volumen de dióxido de carbono liberado durante ese episodio podría ser comparable con las emisiones humanas acumuladas hasta finales del siglo XXI bajo uno de los escenarios más pesimistas. Una investigación reciente también concluyó que el vulcanismo del PETM liberó más metano de lo estimado, lo que habría reforzado el calentamiento.
La diferencia decisiva está en la velocidad. La liberación antigua se desarrolló durante miles de años, mientras las emisiones generadas actualmente por la quema de carbón, petróleo y gas están aumentando la concentración atmosférica de carbono en décadas. El ritmo contemporáneo sería aproximadamente diez veces mayor que el del PETM.
Fósiles microscópicos reconstruyeron las copas
El equipo estudió restos vegetales preservados en la cuenca de Hanna, en el centro-sur de Wyoming. Esta formación geológica contiene capas ricas en materia orgánica, lignito y carbón que conservaron fragmentos microscópicos de las cutículas de hojas caídas hace millones de años.
Los bosques de aquella región eran muy diferentes del paisaje actual de Wyoming. Grandes metasecuoyas se elevaban sobre sicomoros, alisos, palmeras y otras plantas tropicales y subtropicales. La ausencia de hielo permanente en los polos y el nivel del mar más elevado también reflejaban un planeta considerablemente más cálido.
Para reconstruir la densidad de las copas, los científicos desarrollaron un método basado en las formas de las células epidérmicas de las hojas. Primero estudiaron bosques modernos de América Central y del Sur, donde fotografiaron el cielo con lentes de ojo de pez y recogieron fragmentos de hojas directamente debajo de los puntos de observación.
Las fotografías permitieron calcular el índice de área foliar, una medida de la superficie de hojas presente sobre una unidad de terreno. Después, el equipo comparó ese valor con la estructura de miles de células epidérmicas y creó un modelo capaz de estimar la densidad de bosques antiguos a partir de las cutículas fosilizadas.
La copa forestal cayó alrededor de un 60 %
Antes del calentamiento, los bosques de la cuenca de Hanna presentaban copas densas. La disponibilidad adicional de dióxido de carbono pudo estimular inicialmente el crecimiento vegetal, debido a que las plantas utilizan este gas durante la fotosíntesis.
Sin embargo, ese efecto no perduró. Al comenzar el PETM, el índice de área foliar disminuyó aproximadamente un 61 %, lo que indica una pérdida abrupta de follaje y árboles. Durante el conjunto del episodio cálido, las copas fueron en promedio un 35 % menos densas que antes de la perturbación climática.
El equipo calculó que desapareció cerca del 60 % de la biomasa vegetal que permanecía en pie. El calentamiento y la reducción de las precipitaciones terminaron superando cualquier ventaja temporal asociada con el aumento del CO₂.
La respuesta antigua guarda relación con procesos observados en la actualidad. Registros de más de 2.700 parcelas muestran que el calentamiento está acelerando la mortalidad de árboles en Australia, incluso en especies adaptadas a condiciones calurosas y secas.
Calor y sequía vencieron al efecto fertilizante
El dióxido de carbono constituye una materia prima de la fotosíntesis, por lo que su mayor disponibilidad puede favorecer temporalmente el crecimiento. Esta respuesta ha impulsado la idea de que el aumento de las emisiones podría hacer que el planeta se volviera más verde.
La reconstrucción del PETM muestra que ese beneficio tiene límites fisiológicos. Las temperaturas elevadas aumentan la pérdida de agua de las plantas y del suelo. Cuando las lluvias disminuyen o cambian de distribución, los árboles deben soportar un estrés hídrico que puede dañar sus tejidos, reducir la fotosíntesis y provocar su muerte.
El problema se intensifica porque los árboles grandes necesitan transportar agua a mayor altura y mantener una extensa superficie de hojas. Bajo calor extremo y sequía, esas características pueden aumentar su vulnerabilidad, lo que ayuda a explicar la apertura de las copas y la desaparición de buena parte de la biomasa.
Las investigaciones modernas también muestran que la diversidad de especies aumenta la resistencia forestal a la sequía. Sin embargo, incluso los bosques diversos pueden superar sus límites cuando el calentamiento y la falta de agua se vuelven demasiado intensos o persistentes.
La pérdida de árboles alteró otros procesos terrestres
La reducción del follaje no afectó solamente a las plantas. Las copas forestales regulan la temperatura del suelo, interceptan las precipitaciones, controlan la evaporación y proporcionan hábitat para numerosos organismos.
Al disminuir la cobertura vegetal, aumentó la exposición del terreno a la lluvia y la erosión. La pérdida de raíces y biomasa también redujo la estabilidad de las riberas, favoreció cambios en los sistemas fluviales y alteró el transporte de sedimentos.
La transformación afectó además el ciclo terrestre del agua. Los bosques devuelven humedad a la atmósfera mediante la transpiración, por lo que una reducción extensa de las copas puede disminuir el reciclaje regional de agua y reforzar las condiciones secas.
La muerte de árboles también limita el almacenamiento de carbono. Cuando la mortalidad supera el crecimiento, los ecosistemas dejan de absorber una parte de las emisiones y pueden liberar carbono durante la descomposición o los incendios, generando una retroalimentación que intensifica el calentamiento.
La recuperación necesitó más de 100.000 años
Los bosques de Wyoming finalmente recuperaron una estructura densa, pero el proceso requirió más de 100.000 años. Desde la perspectiva humana, ese intervalo representa una pérdida prácticamente permanente.
La lentitud de la recuperación muestra que los ecosistemas pueden cruzar umbrales después de los cuales no regresan rápidamente a su estado anterior, aunque las condiciones ambientales comiencen a estabilizarse.
La recolonización requiere que sobrevivan especies adaptadas, que las semillas lleguen a los territorios afectados y que se restablezcan los suelos, la humedad y las relaciones ecológicas. Los árboles, además, necesitan décadas o siglos para reconstruir la biomasa perdida.
Los satélites detectan un cambio de verde a marrón
Las observaciones satelitales mostraron durante varias décadas un aumento general del verdor terrestre, parcialmente relacionado con el efecto fertilizante del dióxido de carbono. Sin embargo, alrededor del año 2000 esa tendencia comenzó a revertirse en aproximadamente el 90 % de la superficie vegetada del planeta.
El cambio sugiere que el calor y la sequía están reduciendo progresivamente las ganancias de productividad asociadas con el CO₂. Los bosques modernos enfrentan además presiones que no afectaban de igual manera a los ecosistemas del PETM: fragmentación, tala, conversión agrícola, incendios alterados, contaminación, plagas y especies invasoras.
En el sur de la Amazonia, científicos identificaron que la sequía y los vientos extremos elevan la mortalidad de los árboles. Más del 70 % de los ejemplares muertos en el borde forestal estudiado ya presentaba daños graves en sus copas antes de desaparecer.
El PETM no es una réplica exacta del presente
El episodio antiguo constituye uno de los mejores antecedentes naturales para estudiar las consecuencias de una gran inyección de carbono, pero las condiciones de hace 56 millones de años no eran idénticas a las actuales.
El planeta ya era más cálido antes del PETM, carecía de grandes capas de hielo permanentes y albergaba combinaciones diferentes de plantas y animales. La posición de los continentes, la circulación oceánica y las concentraciones iniciales de gases de efecto invernadero tampoco eran las mismas.
La investigación no permite trasladar automáticamente a todos los bosques actuales la magnitud exacta de la reducción observada en Wyoming. Sí demuestra que una mayor disponibilidad de CO₂ no protege indefinidamente a los árboles frente al calor y la falta de agua.
La rapidez del calentamiento actual deja menos tiempo para que las especies migren, se adapten genéticamente o sean sustituidas por otras mejor preparadas. Esta presión se suma a la reducción y fragmentación de los hábitats, que dificultan el desplazamiento natural de las comunidades forestales.
Una advertencia conservada en las hojas
Los fragmentos fósiles de Wyoming documentan una secuencia con paralelos actuales: primero aumenta el dióxido de carbono y puede intensificarse el crecimiento; después, el calentamiento y la sequía superan ese estímulo, las copas se abren, mueren árboles y disminuye la capacidad del ecosistema para almacenar carbono y regular el agua.
Regan Dunn destacó que ya se están registrando episodios importantes de mortalidad arbórea en diferentes regiones del planeta, relacionados con el calor, el estrés hídrico, los patógenos, los insectos y los incendios.
La diferencia temporal vuelve especialmente relevante el registro del PETM. Los bosques antiguos enfrentaron una liberación de carbono más lenta y aun así perdieron gran parte de su biomasa. Los ecosistemas contemporáneos reciben una alteración más rápida mientras soportan múltiples presiones humanas adicionales.
Fuente(s) referenciales
Nature: Ancient rise in CO₂ was catastrophic for forests: what that means for today’s plants
