Un bosque de coníferas en el norte de California. Foto: Antoine Cabon
¿Qué pasará con los bosques del mundo a medida que el mundo siga calentándose? ¿El aumento del dióxido de carbono atmosférico ayudará a que los árboles crezcan, o las temperaturas y precipitaciones extremas frenarán el crecimiento de los árboles?
Las respuestas a estas preguntas dependen de si el crecimiento de los árboles está más limitado por la cantidad de fotosíntesis o por las condiciones ambientales que afectan el crecimiento de las células de los árboles. Esta es realmente una pregunta fundamental en la biología de los árboles, y cuya respuesta no se entendía bien hasta ahora.
Un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Utah, con un equipo internacional de colaboradores, encuentra que el crecimiento de los árboles no parece estar limitado generalmente por la fotosíntesis sino más bien por el crecimiento celular. Este hallazgo sugiere que es hora de repensar la forma en que pronosticamos el crecimiento de los bosques en un clima cambiante. También tiene impactos relacionados con los bosques en el futuro. Es posible que no puedan absorber tanto carbono de la atmósfera como pensábamos.
«Un árbol que crece es como un sistema de caballos y carros que avanzan por la carretera», dice William Anderegg, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad. Anderegg también fue el investigador principal del estudio. “Pero básicamente no sabemos si la fotosíntesis es lo más frecuente o si se trata de expansión y división celular. Ésta ha sido una cuestión difícil y de larga data en el campo. Y es de gran importancia para comprender cómo responderán los árboles al cambio climático”.
Fuente versus sumidero
Aprendimos lo básico en la escuela primaria: los árboles producen su propio alimento mediante la fotosíntesis, tomando la luz solar, el dióxido de carbono y el agua y convirtiéndolos en hojas y madera.
Como ocurre con la mayoría de las cosas, hay más en la historia. Nuestras clases de ciencias de la tierra simplificaron demasiado el concepto. Para convertir el carbono obtenido de la fotosíntesis en madera, es necesario que las células de la madera se expandan y se dividan. Por tanto, los árboles obtienen carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Esta es la fuente de carbono de los árboles. Luego, los árboles gastan ese carbono para construir nuevas células de madera de acuerdo con el principio del sumidero de carbono.
Si el crecimiento de los árboles está limitado por la fuente, entonces está limitado sólo por la cantidad de fotosíntesis que el árbol puede realizar y el crecimiento del árbol sería relativamente fácil de predecir en un modelo matemático. Entonces, el aumento del dióxido de carbono en la atmósfera debería aliviar esa limitación y permitir que los árboles crezcan más, ¿verdad?
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No siempre. Por ejemplo, si el crecimiento de los árboles está limitado por el hundimiento, entonces el árbol sólo puede crecer tan rápido como sus células pueden dividirse. Muchos factores pueden afectar directamente tanto la fotosíntesis como la tasa de crecimiento celular, incluida la temperatura y la disponibilidad de agua o nutrientes. El hecho es que, si los árboles están limitados por sumideros, la simulación de su crecimiento debe incluir la respuesta del sumidero a estos factores.
Los investigadores probaron esa pregunta comparando las tasas de origen y hundimiento de los árboles en sitios de América del Norte, Europa, Japón y Australia. Medir las tasas de sumidero de carbono fue relativamente fácil. Todo lo que los investigadores tuvieron que hacer fue recolectar muestras de árboles que contenían registros de crecimiento.
«Extraer núcleos de madera de los tallos de los árboles y medir el ancho de cada anillo en estos núcleos esencialmente nos permite reconstruir el crecimiento pasado de los árboles», dice Antoine Cabon, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias Biológicas y autor principal del estudio.
Foto: Antonio Cabon
“Medir las fuentes de carbono es más difícil, pero factible. Los datos originales se midieron con 78 torres de covarianza de remolinos, de 30 pies de altura o más, que miden las concentraciones de dióxido de carbono y la velocidad del viento en tres dimensiones en la parte superior de las copas de los bosques”, dice Cabon. «Basándonos en estas mediciones y algunos otros cálculos», dice, «podemos estimar la fotosíntesis forestal total de una masa forestal».
Desacoplado
Luego, los investigadores analizaron los datos que recopilaron, buscando evidencia de que el crecimiento de los árboles y la fotosíntesis fueran procesos vinculados o acoplados. No encontraron ningún dato que sugiriera eso. En cambio, lo que encontraron fue que, cuando la fotosíntesis aumentaba o disminuía, no había un aumento o disminución paralelo en el crecimiento de los árboles.
«Se esperaría un fuerte acoplamiento entre la fotosíntesis y el crecimiento de los árboles en el caso en que el crecimiento de los árboles esté limitado por la fuente», dice Cabon. «El hecho de que observemos principalmente un desacoplamiento es nuestro principal argumento para concluir que el crecimiento de los árboles no está limitado por la fuente».
Sorprendentemente, el desacoplamiento se observó en entornos de todo el mundo. Cabon dice que esperaban ver cierta desvinculación en algunos lugares, pero «no esperábamos ver un patrón tan generalizado».
La fuerza del acoplamiento o desacoplamiento entre dos procesos puede encontrarse en un espectro, por lo que los investigadores estaban interesados en qué condiciones conducían a un desacoplamiento más fuerte o más débil. Los árboles frutales y en flor exhibieron relaciones fuente-sumidero diferentes a las de las coníferas. Una mayor diversidad en un bosque aumentaba el acoplamiento. Las densas marquesinas de hojas cubiertas lo disminuyeron.
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Finalmente, el acoplamiento entre la fotosíntesis y el crecimiento aumentó en condiciones cálidas y húmedas, y lo contrario también es cierto: en condiciones frías y secas, los árboles están más limitados por el crecimiento celular.
Cabon dice que este último hallazgo sugiere que la cuestión de la fuente versus el sumidero depende del entorno y el clima del árbol. «Esto significa que el cambio climático puede remodelar la distribución de las limitaciones de fuentes y sumideros de los bosques del mundo», dijo.
La conclusión clave es que es posible que sea necesario actualizar los modelos de vegetación, que utilizan ecuaciones matemáticas y características de las plantas para estimar el crecimiento forestal futuro. «Prácticamente todos estos modelos suponen que el crecimiento de los árboles está limitado por la fuente», dice Cabon.
Por ejemplo, dice, los modelos de vegetación actuales predicen que los bosques prosperarán con una mayor cantidad de dióxido de carbono atmosférico. «El hecho de que el crecimiento de los árboles a menudo esté limitado por el hundimiento significa que en muchos bosques esto puede no suceder».
Esto tiene implicaciones adicionales: los bosques actualmente absorben y almacenan alrededor de una cuarta parte de nuestras emisiones actuales de dióxido de carbono. Si el crecimiento de los bosques se desacelera, también lo hace su capacidad para absorber carbono y su capacidad para frenar el cambio climático.
Encuentre el estudio Síntesis entre biomas de los límites de fuente versus sumidero para el crecimiento de los árboles completo (ingles)
