Nota

Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco - Facultad de Ciencias Naturales - Sede Comodoro Rivadavia

20 de Mayo de 2013 | 6 ′ 45 ′′

La red hidráulica de los árboles exigida al límite por el cambio climático

La doctora Sandra J. Bucci integró un equipo internacional de 24 científicos reunidos por una universidad alemana, con el fin de crear una síntesis global sobre la resistencia a la cavitación por sequía en plantas de ecosistemas boscosos, incluyendo los arbustales y las sabanas alrededor del mundo. La investigación se inició a fines de 2009 y los resultados arrojaron que la mayoría de los árboles, incluso aquellos en las selvas tropicales, funcionan muy cerca de su umbral de seguridad hidráulica, lo cual los deja muy vulnerables a las sequías extremas.

Debajo de la corteza de los más diversos árboles existe un sistema de conductos muy refinado, que transporta diariamente miles de millones de litros de agua a la atmósfera. Este sistema hidráulico depende de un mecanismo extraordinario pero inestable, que es continuamente desafiado por el estrés ambiental.

La sequía es una de las fuerzas fundamentales que modelan nuestros ecosistemas boscosos. Durante el siglo pasado, la sequía ha sido responsable de muchos eventos de muerte regresiva a gran escala de los bosques alrededor del mundo. Para hacer efectivas las predicciones de cómo los bosques pueden cambiar en el futuro necesitamos, primero, entender cómo funcionan las plantas. Uno de los principales desafíos que éstas enfrentan durante la sequía es mantener su sistema hidráulico, es decir, “sus cañerías” en funcionamiento.

Las plantas deben perder cantidades enormes de agua cada día, con el fin de absorber el dióxido de carbono para realizar la fotosíntesis y para enfriar sus hojas. Esta agua es absorbida del suelo y transportada a través de una red de tuberías que conectan las raíces a las hojas. Pero esta red de tuberías hidráulicas es vulnerable y se puede romper durante la sequía, debido al desarrollo de embolias gaseosas.

El agua se encuentra bajo considerable tensión dentro de la red hidráulica, la cual aumenta a niveles dramáticos a medida que el suelo se seca y provoca la rotura de la columna de agua en el interior del sistema de tuberías. El proceso, llamado “cavitación”, de las columnas de agua en el interior del sistema de vasos de conducción de agua de las plantas causa una obstrucción por aire, similar a los bloqueos del sistema circulatorio del ser humano por embolias. A medida que aumenta el estrés por sequía, el gas se acumula en el sistema hasta que la planta finalmente se deshidrata y muere.

La vulnerabilidad a la cavitación es uno de los determinantes cruciales de los efectos que la sequía ocasionará en los árboles. Sin embargo, las plantas varían drásticamente en su tolerancia a la formación de embolismos inducida por la sequía, por lo que resulta difícil predecir cómo los bosques podrían ser alterados por una disminución en la disponibilidad de agua como consecuencia del cambio climático.

El estudio encontró que, como se esperaba, las especies que crecen en los bosques húmedos son menos resistentes a los embolismos que las que crecen en zonas áridas. Sin embargo, cuando la vulnerabilidad a la cavitación se comparó con las condiciones de humedad típicas para cada especie, se supo que la mayoría de los árboles en la actualidad funciona muy cerca de su umbral de seguridad hidráulica, lo que provoca que queden muy vulnerables a la sequía.

Mientras que las plantas varían en forma amplia en su resistencia a la formación de embolias, su vulnerabilidad a la sequía es similar a través de todos los bosques. El 70% de las 226 especies de árboles de 81 ecosistemas estudiados alrededor del mundo funciona con márgenes pequeños de seguridad hidráulica contra niveles potencialmente mortales de estrés por sequía. El equipo de investigación encontró que los márgenes de seguridad son en gran medida independientes de la precipitación media anual de cada ecosistema, lo cual indica una convergencia global en la vulnerabilidad de los bosques a la sequía, con todos los tipos de bosques, dado que son igualmente vulnerables a las

fallas hidráulicas al margen de su régimen normal de lluvias.

Los resultados proporcionan información sobre porqué el deterioro de los bosques inducido por la sequía está ocurriendo no sólo en las regiones áridas, sino también en los bosques húmedos que normalmente no se consideran en riesgo por sequía. Los árboles adquieren una estrategia hidráulica riesgosa, como una solución de compromiso para equilibrar el crecimiento con la protección contra el riesgo de mortalidad.

Para los árboles, y el planeta, las consecuencias de períodos más extensos de sequía y de temperaturas más elevadas serían dramáticas. Por ejemplo, un abrupto colapso de los bosques a causa de sequías extremas podría convertir los bosques tropicales alrededor del mundo en una enorme fuente de carbono, dejando de ser sumideros de carbono durante el presente siglo.

Sin embargo, los resultados del estudio no apuntan necesariamente a un bosque de Armagedón. Un bosque puede responder al cambio climático de maneras diferentes. Por ejemplo, algunas especies pueden evolucionar lo suficientemente rápido para mantener el ritmo de la evolución del clima en un lugar, mientras que otras pueden extenderse a nuevos lugares, siguiendo a condiciones ambientales más favorables. La supervivencia dependerá del tiempo del que disponga la especie para responder al cambio en las condiciones ambientales. El nuevo conjunto de datos será útil para predecir mejor el balance entre la declinación y el avance del bosque.

Este estudio también brinda un mejor conocimiento sobre cuáles especies de árboles, probablemente, pueden persistir y cuáles tienen mayor probabilidad de desaparecer, en caso de que la frecuencia y severidad de las sequías incrementen en la manera como son predichas por los modelos de cambio climático.

La doctora Sandra J. Bucci, investigadora del Conicet en el Grupo de Estudios Biofísicos y Ecofisiológicos de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad, integró el equipo internacional de científicos reunidos por los doctores Brendan Choat, de la Universidad de Western Sydney y Steven Jansen, de la Universidad de Ulm en Alemania. La investigación, que se inició a fines de 2009, fue financiada por ARC-NZ Research Network for Vegetation Function, con sede en la Universidad de Macquarie, Australia y los resultados del estudio fueron publicados en la edición actual de “Nature” (www.nature.com).

Norma Escalante
Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco

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