Los procesos de las plantas pueden ser clave para predecir el desarrollo de sequías


Como vínculos físicos entre el suelo y el cielo, las plantas juegan un papel importante en la configuración del tiempo y el clima de la Tierra. Ahora, los investigadores de la Universidad de Stanford han revelado cómo una mirada más cercana al funcionamiento interno de las plantas puede ayudar a mejorar las predicciones del modelo de algunos desastres globales devastadores.


por la Universidad de Stanford


Las sequías repentinas, que se desarrollan rápidamente y agotan la disponibilidad de agua en cuestión de semanas, están asociadas con cambios en la evapotranspiración, el proceso por el cual las plantas trasladan la humedad de sus raíces al aire. El agua que se somete a evapotranspiración a veces se considera «perdida» en la atmósfera, por lo que los cálculos precisos de esta pérdida pueden ser fundamentales para comprender los impactos en los recursos hídricos y los ecosistemas.

Al analizar los datos satelitales de precipitación y humedad subterránea, los investigadores calcularon los cambios en la evapotranspiración durante las sequías que ocurrieron a nivel mundial entre 2003 y 2020. La investigación , publicada en Nature Climate Change el 27 de octubre, revela más detalles sobre el papel de la evapotranspiración en estos eventos devastadores.

«Cuando el agua ya es limitada, la evapotranspiración continuará haciendo que la pérdida de agua ocurra aún más rápido, y eso hará que la sequía se vuelva más severa en un período de tiempo mucho más corto», dijo el autor principal del estudio, Meng Zhao, investigador postdoctoral en el sistema de la Tierra. ciencia en la Escuela de Sostenibilidad Stanford Doerr. «Tenemos un desafío muy grande en la predicción de sequías repentinas y la subestimación de la pérdida de agua podría ser un obstáculo importante en esa predicción».

Las sequías de aparición e intensificación rápidas pueden afectar a las comunidades vulnerables y arruinar la producción de alimentos, como se vio en la sequía repentina de las Grandes Llanuras Centrales de 2012 que resultó en más de $30 mil millones en daños. Para mejorar los modelos, los investigadores dicen que necesitan incorporar un elemento oculto en el proceso de evapotranspiración: cómo las plantas cambian la estructura y las vías en el suelo que rodea sus raíces.

«Descubrimos que el error del modelo parece explicarse por la forma en que las plantas cambian la forma en que se organizan las partículas en el suelo», dijo la autora principal del estudio, Alexandra Konings, profesora asistente de ciencias del sistema terrestre. «Como resultado de estos cambios en el suelo, el agua fluye a través del suelo de manera diferente, cambiando dónde y cuánta agua está disponible para que las plantas la absorban y transpiren».

acto de equilibrio

De manera similar a la forma en que las personas pueden vivir con diversas dietas, hábitos de ejercicio y horas de sueño según los recursos disponibles, las plantas responden a las sequías con una amplia variabilidad. Los pequeños poros en las hojas llamados estomas que liberan agua pueden cerrarse, pero no todas las plantas cierran sus estomas por igual o al mismo ritmo. Durante la sequía, las atmósferas más secas tienen una mayor capacidad para extraer agua de la tierra a través de la evapotranspiración, lo que hace que aumente, pero si los estomas se cierran lo suficiente, se reducirá la evapotranspiración en relación con los tiempos sin sequía.

«Hay tal diversidad de formas en que operan las plantas que puede ser realmente difícil comprender, predecir y cuantificar completamente en los modelos», dijo Konings. «Y desafortunadamente, si este aumento en la evapotranspiración está ocurriendo con más frecuencia de lo que pensamos, está intensificando el efecto de la sequía; hay incluso menos agua en el suelo de lo que pensamos porque se está perdiendo más en la atmósfera«.

Los modelos actuales del sistema terrestre muestran aumentos en la evapotranspiración, en los que los estomas están más abiertos, lo que ocurre aproximadamente el 25 % del tiempo durante las sequías. Sin embargo, según la nueva estimación de los investigadores, ocurre alrededor del 45% de las veces. «Esta subestimación es particularmente grande en climas relativamente más secos y regiones con menor biomasa», escriben los autores del estudio.

Los investigadores combinaron las observaciones del almacenamiento de agua de los satélites Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) con datos de precipitación del Proyecto de Climatología de Precipitación Global para calcular las mediciones de evapotranspiración en todo el mundo. El hecho de que una sequía dada en un lugar en particular provoque una alta evapotranspiración y tenga el potencial de convertirse en una sequía repentina depende de una variedad de factores. Los autores encontraron que los suelos secos son un control clave. Además, descubrieron que los modelos actuales no tienen en cuenta el efecto de las raíces en la forma en que el agua viaja a través de los suelos. Esto provocó errores en las simulaciones del modelo de sequedad del suelo y, por ende, de evapotranspiración.

«Sabíamos que había problemas con los modelos, pero me sorprendió mucho lo mal que estaban», dijo Konings. «Mi esperanza personal es que otras personas en la comunidad que están construyendo diferentes modelos utilicen las lecciones de nuestro artículo».

Un enfoque transferible

Los hallazgos apuntan a la necesidad de representaciones de modelos mejoradas de los impactos de la humedad del suelo en la evapotranspiración, los efectos de la estructura del suelo en la transferencia de agua y las características de las plantas para comprender los recursos hídricos actuales y futuros . Si bien los investigadores no calcularon cómo estas nuevas mediciones de evapotranspiración pueden afectar los escenarios climáticos futuros, que se espera que traigan sequías más frecuentes y severas , dicen que los hallazgos deberían ser fácilmente transferibles a otros modelos. Y dado que se basa en datos satelitales , el trabajo no requiere recursos en el terreno.

«Se puede ver claramente que los modelos subestiman el aumento de la evapotranspiración durante las sequías en las regiones áridas y semiáridas», dijo Zhao. «Eso significa que nuestra comprensión de este fenómeno es especialmente pobre en las regiones que ya sufren problemas de injusticia ambiental. Creo que nuestro trabajo puede ayudar a mejorar el conocimiento de estas regiones que ya tienen estrés hídrico «.

Los coautores del estudio son de la Universidad de California, Irvine y la Universidad Estatal de Ohio.


Más información: Meng Zhao, La evapotranspiración aumenta con frecuencia durante las sequías, 

Nature Climate Change (2022). DOI: 10.1038/s41558-022-01505-3 . 

www.nature.com/articles/s41558-022-01505-3



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