En un mundo de niveles crecientes de dióxido de carbono atmosférico, las plantas deberían estar felices, ¿verdad? Los experimentos han demostrado que, sí, el aumento de dióxido de carbono permite que las plantas fotosinteticen más y usen menos agua.
por la Universidad de Utah
Pero la otra cara de la moneda es que las temperaturas más cálidas hacen que las plantas usen más agua y hagan menos fotosíntesis. Entonces, ¿qué fuerza, la fertilización con CO 2 o el estrés por calor , gana este tira y afloja climático?
La respuesta, escriben investigadores de la Universidad de Utah en un nuevo estudio en Proceedings of the National Academy of Sciences , es que depende de si los bosques y los árboles pueden adaptarse a su nuevo entorno. El estudio, dicen, incorpora aspectos de la fisiología de un árbol para explorar cómo los árboles y los bosques responden a un clima cambiante.
“Toma la fisiología de las células individuales y la amplía en una computadora para hacer proyecciones de los bosques de un continente”, dice el coautor del estudio, William Anderegg.
Detener la pérdida de agua
Para preparar el escenario para este tira y afloja, es importante entender cómo los árboles y las plantas usan el agua.
En un árbol, 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 se abren para admitir CO 2 para la fotosíntesis. Sin embargo, el vapor de agua puede escapar a través de los estomas, por lo que es necesario cerrar los estomas para protegerse contra la pérdida de agua durante las épocas secas o calurosas.
Durante una sequía intensa, los árboles tienen que trabajar más para atraer agua hacia el árbol y a través del xilema. Si el suelo está lo suficientemente seco, la tensión sobre el agua hace que se forme una burbuja de aire en el xilema, lo que reduce efectivamente el transporte de agua y lesiona o mata al árbol. Es similar a un ataque al corazón .
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 le unieron Anderegg y el investigador postdoctoral Martin Venturas, junto con otros colegas. Juntos, han desarrollado un modelo de cómo los rasgos fisiológicos de los árboles, principalmente la regulación de la apertura de los estomas, influyen en la fotosíntesis y la pérdida de agua en respuesta a un entorno cambiante, incluida la sequía.
Este modelo, dice Sperry, ahora ha permitido una nueva forma de predecir el resultado del tira y afloja climático, cuantificando los efectos competitivos de la fertilización con CO 2 y el estrés por calor para encontrar el punto de equilibrio.
Pero también permitió 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, tanto en escalas de tiempo cortas, cerrando o abriendo estomas, o en escalas de tiempo largas, por árbol adicional. crecimiento o muerte regresiva del bosque. “Suponemos que las plantas están adaptadas para ser algo inteligentes al responder al clima y al medio ambiente”, dice Anderegg.
Se observó cierta aclimatación en experimentos anteriores en los que los árboles se bañaron en aire enriquecido con CO 2 , agrega Venturas, y también se observa en bosques que son similares entre sí pero que están ubicados en climas ligeramente diferentes.
“Nuestros modelos actuales no hacen fisiología ni aclimatación”, dice Anderegg. “Son absolutamente importantes para el futuro de los bosques. Se nos ocurrieron formas de incorporarlos”.
Se trata de la proporción
Los resultados del modelo, dice Sperry, sugieren que el ganador del tira y afloja no depende de la cantidad absoluta de aumento o calentamiento del CO 2 , solo de la relación entre los dos.
“Entonces, 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 un potencial de impacto negativo grave”.
Si los bosques no pueden aclimatarse, escriben los investigadores, entonces la proporción debe ser superior a 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 se está produciendo este escenario. Pero si los bosques son capaces de aclimatarse, entonces pueden tolerar una proporción más baja: 67 partes por millón de CO 2 por grado de calentamiento, lo que ocurre en el 71 % de los pronósticos.
Otros factores de inflexión
Pero incluso con la aclimatación, otros factores pueden inclinar la balanza hacia una catástrofe forestal. El modelo no tiene en cuenta los incendios forestales ni la infestación de insectos, dice Venturas, solo 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 todavía tenemos que aprender mucho sobre las otras piezas y cómo se integran”, 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 que todo el bosque muera”, dice Venturas. La mortalidad puede ocurrir relativamente repentinamente. “Ves esto en tu maceta en casa si te olvidas de regar “, dice Sperry. “Se verá bien hasta cierto punto, pero luego llegas a 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 sale demasiado rápido y envía a los árboles a una falla vascular”.
Sperry agrega que el estudio predice una cuerda floja precaria de condiciones climáticas para que los bosques futuros naveguen. “El estudio de ninguna manera da luz verde al statu quo”.
