La muerte masiva de árboles debido a la sequía ha devastado los bosques en todo el oeste americano y ha dejado a los ecologistas luchando por predecir cómo y cuándo ocurrirán las muertes de los árboles, y cómo el aumento de las temperaturas debido al cambio climático podría afectar la salud de los bosques.
En un nuevo estudio, un equipo que incluye investigadores de la Universidad de Princeton ha identificado los rasgos que mejor protegen a los árboles contra la muerte por la sequía. Publicado en línea esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el estudio encontró que las especies más resistentes a la sequía son aquellas que resisten mejor el estrés del sistema de transporte de agua, compuesto por tuberías internas conocidas como xilema, que transporta el agua desde las raíces hasta la corona.
Una mejor comprensión de la susceptibilidad de los árboles a la sequía podría ayudar a los expertos forestales a crear sistemas de alerta temprana y tomar medidas de precaución, como plantar especies más resistentes o adelgazar bosques superpoblados para reducir la vulnerabilidad de un bosque a la sequía, informan los investigadores.
"Realmente no sabemos el futuro de los bosques en un clima cambiante", dijo el autor principal William Anderegg, investigador asociado en el Instituto Ambiental de Princeton y profesor asistente de biología en la Universidad de Utah ". Nuestros resultadosproporcionar una base para mejorar nuestras predicciones de mortalidad de árboles inducida por la sequía en los diversos bosques de la Tierra ".
'Como un ataque al corazón por un árbol'
Los árboles normalmente extraen agua del suelo hacia sus raíces y luego hacia arriba a través de sus troncos hasta las hojas. El agua sube el xilema para reemplazar el agua que se evapora de la superficie de la hoja. Esta extracción de agua crea una tensión que Anderegg en comparación con un manantial que se vuelve más tenso ya medida que avanza la sequía.
Cuando el agua es escasa, los árboles tienen que tirar mucho más fuerte del agua en el xilema, lo que permite que las burbujas de aire se infiltran en las tuberías. Las burbujas causan bloqueos o embolias, que obstruyen las tuberías de la misma manera que un coágulo de sangre bloquea el flujo.una arteria. El resultado, dijo Anderegg, es "como un ataque al corazón por un árbol"
El estudio encontró que la capacidad de soportar este estrés era más predictivo de la supervivencia que otros factores, como la cantidad total de agua perdida a través de las hojas y la profundidad de las raíces. Especies arbóreas con un mayor "margen de seguridad hidráulica" - medido porqué tan bien los árboles pueden tolerar la tensión de tirar del agua a través del xilema, son más capaces de sobrevivir a la sequía, dijo Anderegg.
El equipo descubrió que las angiospermas árboles con flores y las gimnospermas conos tenían la misma probabilidad de morir en la sequía. Entre las especies de angiospermas, la densidad de la madera surgió como un rasgo predictivo útil de la supervivencia a la sequía, tal vez porque los árboles con madera densa tienden a tenermás armadura alrededor de su xilema.
Los datos para el estudio se obtuvieron de docenas de estudios científicos revisados por pares publicados y la Base de Datos de Rasgos Funcionales Xylem, que contiene mediciones de los márgenes de seguridad hidráulica para cada especie según lo determinado a través de experimentos de laboratorio.
Anderegg diseñó el estudio en colaboración con Tamir Klein de la Organización de Investigación Agrícola, Centro Volcani, en Israel. Adam Pellegrini, un estudiante graduado de ecología y biología evolutiva de Princeton, proporcionó datos y herramientas analíticas; Lawren Sack y Megan Bartlett, unprofesor y estudiante graduado, respectivamente, de ecología y biología evolutiva en la Universidad de California-Los Ángeles; Brendan Choat, profesor titular en el Instituto Hawkesbury para el Medio Ambiente en la Universidad Western Sydney en Australia y Steven Jansen, profesor de botánica en la Universidad de Ulmen Alemania.
El equipo recolectó información sobre muertes de árboles inducidas por la sequía de 33 estudios individuales realizados en todo el mundo, que incluyeron datos sobre 475 especies y más de 760,000 árboles individuales. Examinaron varios ambientes forestales, incluyendo bosques tropicales, bosques caducifolios templados, bosques de hoja perenne ybosques de sabana. En total, el equipo investigó 10 rasgos fisiológicos que consideraban importantes para predecir la mortalidad.
El estudio puede ayudar a predecir cómo la mortalidad de los árboles inducida por la sequía se adapta a los modelos de cambio climático futuro, dijo Anderegg. Aunque el aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera puede beneficiar el crecimiento de los árboles, las temperaturas en aumento asociadas pueden desencadenar sequías que matan árboles, lo que a su vezamortigua la eliminación de CO2 de la atmósfera.
El oeste de los Estados Unidos ha sido un punto crítico de extinción en los últimos años, con bosques en peligro en Colorado, Arizona, Nuevo México, Utah, Texas y California. Según Anderegg, estimaciones recientes indican que entre 20 millones y 60 milloneslos árboles están muriendo por la sequía actual en California.
Park Williams, profesor asistente de investigación en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, dijo que la investigación revela cómo es que los árboles de una especie sucumben a la sequía y cómo los científicos pueden analizar ese proceso para evaluar la vulnerabilidad a la sequía.
"Todos sabemos que las posibilidades de que una planta muera aumenta cuando el agua se vuelve limitada, pero no estamos seguros de cuáles son los procesos exactos dentro de la planta que causan la muerte durante la sequía y estamos aún más inseguros de cómo modelar esos procesos", dijo Williams, quien no participó en el trabajo". Este nuevo metanálisis arroja luz importante sobre este tema al decirnos que los árboles son más o menos sensibles a lo mismo durante la sequía: falla hidráulica.
"Cuando un árbol se ve obligado a trabajar demasiado duro para extraer agua del suelo, sus 'popotes' colapsan de manera similar a cómo se colapsa una paja si trabajamos demasiado duro para beber un batido", continuó Williams. "Este documento coincide con otro recientementeUna investigación publicada que indica que si podemos modelar con precisión cuán duro tienen que trabajar los árboles para extraer agua del suelo, esto mejoraría nuestra capacidad de modelar la probabilidad de que mueran durante una sequía ".
Todd Dawson, profesor de biología integrativa en la Universidad de California-Berkeley, dijo que la investigación proporciona una comprensión holística de la muerte de los árboles en un momento en que se espera que aumenten las temperaturas globales, y posiblemente las condiciones de sequía.
"El documento agrega un análisis global desde hace mucho tiempo a la discusión en curso sobre las causas raíz que conducen a la mortalidad de los árboles en una amplia gama de árboles", dijo Dawson, quien está familiarizado con la investigación pero no participó en ella ". Desafortunadamente, a medida que el clima se calienta y las sequías extremas y las olas de calor aumentan, me temo que agregaremos más ejemplos y números a la base de datos Bill Anderegg y sus coautores informan en su importante documento ".
Una limitación del estudio es que no comparó las mismas especies de árboles en diferentes regiones, lo que podría conducir a algunas variaciones omitidas en la respuesta a la sequía. El siguiente paso será comprender cuán variables son estos rasgos protectores de la sequía dentro demisma especie en diferentes regiones.
"Nos gustaría tener una bola de cristal para ver el futuro de los bosques", dijo Anderegg. "En este momento tenemos una bola muy borrosa y agrietada que lentamente intentamos pulir y obtener una mejor vista"."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Original escrito por Kristin Qian. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :