En un mundo de niveles crecientes de dióxido de carbono atmosférico, las plantas deberían estar contentas, ¿verdad? Los experimentos han demostrado que, sí, el aumento de dióxido de carbono permite que las plantas realicen más fotosíntesis y usen menos agua.
Pero el otro lado de la moneda es que las temperaturas más cálidas hacen que las plantas usen más agua y menos fotosíntesis. Entonces, qué fuerza, CO 2 ¿fertilización o estrés por calor, gana este tira y afloja del clima?
La respuesta, los investigadores de la Universidad de Utah escriben en un nuevo estudio en Actas de la Academia Nacional de Ciencias , 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.
"Se trata de tomar la fisiología de las células individuales y ampliarla en una computadora para hacer proyecciones de los bosques de los continentes", dice el coautor del estudio William Anderegg.
pérdida de agua derivada
Para preparar el escenario para este tira y afloja, es importante comprender 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 la parte inferior de las hojas, se abren pequeños poros llamados estomas para admitir CO 2 para la fotosíntesis. Sin embargo, el vapor de agua puede escapar a través de los estomas, por lo que se requiere cerrar los estomas para proteger contra la pérdida de agua durante los tiempos secos o calientes.
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 en el agua hace que se forme una burbuja de aire en el xilema, reduciendo efectivamente el transporte de aguae hiriendo o matando el 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 han unido Anderegg y el investigador postdoctoral Martin Venturas, junto con otros colegas. Juntos, han desarrollado un modelo decómo los rasgos fisiológicos de los árboles, principalmente la regulación de la apertura del estoma, 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 del clima, cuantificando los efectos competitivos del CO 2 fertilización y estrés por calor para encontrar el punto de equilibrio.
Pero también ha permitido 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 crecimiento adicional de árboles o muerte forestal. "Asumimos 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 donde los árboles se bañaban en CO 2 aire enriquecido, agrega Venturas, y también se ve en bosques que son similares entre sí pero que se encuentran en climas ligeramente diferentes.
"Nuestros modelos actuales no hacen fisiología o aclimatación", dice Anderegg. "Son absolutamente enormes para el futuro de los bosques. Se nos ocurrieron formas de incorporarlos".
Se trata de la relación
Los resultados del modelo, dice Sperry, sugieren que el ganador del tira y afloja no depende de la cantidad absoluta de CO 2 aumento o calentamiento, solo la relación entre los dos.
"Entonces puede hacer que el mismo bosque se mueva a través de grandes gradientes en el cambio climático si esa relación está en el punto neutral", dice Sperry. "Pero cualquier cosa que empuje esa relación 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 el estrés significativo y la muerte de los árboles. Solo el 55% de los pronósticos climáticos muestran que ocurre este escenario. Pero si los bosques pueden aclimatarse, entonces pueden tolerar una proporción más baja: 67 partes por millón de CO 2 por grado de calentamiento, que ocurre en el 71% de los pronósticos.
Otros factores de inflexión
Pero incluso con la aclimatación, otros factores pueden inclinar la balanza hacia la catástrofe forestal. El modelo no tiene en cuenta los incendios forestales o la infestación de insectos, dice Venturas, solo la fisiología de los árboles, aunque los bosques estresados son más susceptibles a ambosincendios e insectos.
"Está mejorando una pieza del rompecabezas, pero aún necesitamos aprender mucho sobre las otras piezas y cómo están integradas", dice.
Los investigadores también escriben que los años excepcionalmente secos también pueden inclinar la balanza. "En esos casos, si caemos por debajo del umbral de humedad del suelo, podríamos hacer que todo el bosque muera", dice Venturas. La mortalidad puede ocurrir de manera relativamente repentina ".Ves esto en tu maceta en casa si olvidas regar ", dice Sperry." Se verá bien hasta cierto punto, pero luego alcanzarás ese umbral de humedad y en cuestión de días la planta puede morir. Sino llueva en ese período, el sistema entra en un ciclo donde el suelo se seca demasiado rápido y envía a los árboles a una falla vascular ".
Sperry agrega que el estudio predice una cuerda floja precaria de las condiciones climáticas para que los futuros bosques naveguen. "El estudio de ninguna manera da luz verde al status quo".
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Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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