Un nuevo estudio dirigido por la Universidad Estatal de Oregón sugiere que las hojas en las copas de los bosques no pueden enfriarse por debajo de la temperatura del aire circundante, lo que probablemente significa que la capacidad de los árboles para evitar aumentos de temperatura perjudiciales y extraer carbono de la atmósfera se verá comprometida en un clima más cálido. , clima más seco.
por la Universidad Estatal de Oregón
Los hallazgos de una colaboración internacional que incluyó a investigadores de múltiples universidades y agencias gubernamentales contrastan con la teoría prevaleciente en la comunidad científica de que las hojas del dosel pueden mantener su temperatura dentro de un rango óptimo para la fotosíntesis, el proceso a través del cual las plantas verdes obtienen su alimento a partir de la luz solar y dióxido de carbono.
Publicada hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , la investigación es importante para comprender y predecir las respuestas de las plantas al cambio climático , dijo el autor principal Chris Still de la Facultad de Silvicultura de OSU, quien señala que múltiples estudios sugieren que muchos de los bosques del mundo son acercándose a su límite térmico de absorción de carbono.
«Una hipótesis conocida como homeotermia foliar limitada sostiene que a través de una combinación de rasgos funcionales y respuestas fisiológicas, las hojas pueden mantener su temperatura diurna cerca de la mejor temperatura para la fotosíntesis y por debajo de lo que es perjudicial para ellas», dijo Still. «Específicamente, las hojas deben enfriarse por debajo de la temperatura del aire a temperaturas más altas, generalmente superiores a 25 o 30 grados centígrados. Esa teoría también implica que el impacto del calentamiento climático en los bosques será parcialmente mitigado por la respuesta de enfriamiento de las hojas».
Still y sus colaboradores usaron imágenes térmicas para observar la temperatura de las hojas del dosel en numerosos sitios bien instrumentados en América del Norte y América Central, desde la selva tropical panameña hasta la línea de árboles de gran altura en Colorado, y descubrieron que las hojas del dosel no se enfrían constantemente por debajo. temperaturas del aire durante el día o permanecer dentro de un rango de temperatura estrecho como lo predice la teoría de la homeotermia de la hoja limitada.
Las cámaras térmicas se montaron en torres equipadas con sistemas que miden los «flujos» de carbono, agua y energía (intercambios entre el bosque y la atmósfera), así como una gran cantidad de variables ambientales.
«El uso de imágenes térmicas continuas de alta frecuencia para monitorear el dosel de los bosques realmente cambia lo que podemos aprender sobre cómo los bosques están lidiando con el estrés del aumento de las temperaturas«, dijo Andrew Richardson, profesor de la Universidad del Norte de Arizona y coautor del estudio. . «Antes de las cámaras térmicas , si quería medir la temperatura del dosel, tenía que pegar termopares a las hojas con tiritas y esperar hasta que el viento se los quitara. Pero estas cámaras nos permiten medir el cambio las 24 horas del día, los siete días de la semana, en todo el mundo». muchas temporadas y años».
El estudio mostró que las hojas del dosel se calientan más rápido que el aire, son más cálidas que el aire durante la mayor parte del día y solo se enfrían por debajo de la temperatura del aire a media tarde o al final de la tarde. Es probable que el calentamiento climático futuro conduzca a temperaturas aún mayores de las hojas del dosel, lo que afectaría negativamente el ciclo del carbono forestal y aumentaría el riesgo de mortalidad forestal, dicen los científicos.
«La temperatura de la hoja ha sido reconocida durante mucho tiempo como importante para la función de la planta debido a su influencia en el metabolismo del carbono y los intercambios de agua y energía», dijo Still. «Si la fotosíntesis del dosel disminuye con el aumento de la temperatura, se reducirá la capacidad de los bosques para actuar como sumideros de carbono».
La temperatura de la hoja en diferentes hábitats se ve afectada por la forma en que el tamaño de la hoja varía con el clima y la latitud, así como con la estructura del dosel, explica Still. Las hojas grandes se encuentran principalmente en climas cálidos y húmedos, y las características de las hojas, como una mayor reflectancia y tamaños más pequeños, que mejoran la capacidad de disipar el calor y conducen a un mayor enfriamiento, se presentan principalmente en plantas que crecen en áreas cálidas y secas.
En gran parte de los trópicos cálidos y húmedos, la temperatura de las hojas ya se acerca o supera los umbrales para la fotosíntesis neta positiva: la tasa de fijación de carbono menos la tasa de dióxido de carbono perdido durante la respiración de la planta.
«Si las hojas son generalmente más cálidas que el aire circundante, como sugieren nuestros hallazgos, los árboles pueden estar acercándose a umbrales críticos de estrés por temperatura más rápido de lo que esperamos», dijo Richardson.
«Nuestros resultados tienen grandes implicaciones para comprender cómo las plantas se aclimatan al calentamiento, y sugieren una capacidad limitada de las hojas del dosel para regular su temperatura», agregó Still. «Nuestros datos y análisis sugieren que un clima más cálido dará como resultado temperaturas de las hojas del dosel aún más altas, lo que probablemente conducirá a una reducción de la capacidad de asimilación de carbono y, finalmente, al daño por calor».
Más información: No hay evidencia de termorregulación de hojas a escala del dosel para enfriar las hojas por debajo de la temperatura del aire en una variedad de ecosistemas forestales,
Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2205682119
