La fotosíntesis no parece limitar el crecimiento de los árboles
El crecimiento de los árboles no parece estar limitado en general por la fotosíntesis, sino por el crecimiento celular, concluye un estudio internacional liderado por la Universidad de Utah.
Esto sugiere que es preciso replantearse la forma de prever el crecimiento de los bosques en un clima cambiante, y que los bosques del futuro podrían no ser capaces de absorber tanto carbono de la atmósfera como se pensaba.
"El crecimiento de un árbol es como un carro y un caballo que avanzan por la carretera --explica en un comunicado William Anderegg, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Biológicas y principal investigador del estudio, publicado en 'Science'--. Pero básicamente no sabemos si la fotosíntesis es el caballo más a menudo o si es la expansión y división celular. Esta ha sido una pregunta difícil y de larga data en el campo. Y es muy importante para entender cómo responderán los árboles al cambio climático".
En la escuela primaria se aprende que los árboles producen su propio alimento mediante la fotosíntesis, tomando la luz del sol, el dióxido de carbono y el agua y convirtiéndolos en hojas y madera. Sin embargo, el proceso no es tan básico porque para convertir el carbono obtenido por la fotosíntesis en madera es necesario que las células de la madera se expandan y dividan.
Así que los árboles obtienen el carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis. Esta es la fuente de carbono de los árboles. Luego gastan ese carbono para construir nuevas células de madera, el sumidero de carbono del árbol.
Si el crecimiento de los árboles está limitado por la fuente, entonces sólo está limitado por la cantidad de fotosíntesis que el árbol puede realizar y el crecimiento de los árboles sería relativamente fácil de predecir en un modelo matemático. Por tanto, en teoría el aumento del dióxido de carbono en la atmósfera debería aliviar esa limitación y permitir que los árboles crezcan más.
Pero si, por el contrario, el crecimiento de los árboles está limitado por el sumidero, entonces el árbol sólo puede crecer tan rápido como sus células puedan dividirse. Hay muchos factores que pueden afectar directamente a la fotosíntesis y a la tasa de crecimiento celular, como la temperatura y la disponibilidad de agua o nutrientes. Por tanto, si los árboles están limitados por el sumidero, la simulación de su crecimiento debe incluir la respuesta del sumidero a estos factores.
Los investigadores pusieron a prueba esta cuestión comparando las tasas de origen y de sumidero de los árboles en lugares de Norteamérica, Europa, Japón y Australia. Medir las tasas de sumidero de carbono fue relativamente fácil y los investigadores sólo recogieron muestras de árboles que contenían registros de crecimiento.
"Extraer núcleos de madera de los tallos de los árboles y medir la anchura de cada anillo en estos núcleos nos permite reconstruir el crecimiento de los árboles en el pasado", apunta Antoine Cabon, investigador postdoctoral de la Facultad de Ciencias Biológicas y autor principal del estudio.
Medir las fuentes de carbono es más difícil, pero posible. Los datos de las fuentes se midieron con 78 torres de covarianza de Foucault, de 9 metros 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 árboles. "A partir de estas mediciones y algunos otros cálculos podemos estimar la fotosíntesis forestal total de una masa forestal", añade Cabon.
Los investigadores analizaron los datos recogidos en busca de pruebas de que el crecimiento de los árboles y la fotosíntesis fueran procesos vinculados, o acoplados y no lo encontraron. Cuando la fotosíntesis aumentaba o disminuía, no se producía un aumento o una disminución paralelos del crecimiento de los árboles.
"Se esperaría un fuerte acoplamiento entre la fotosíntesis y el crecimiento de los árboles en el caso de que el crecimiento de los árboles esté limitado por la fuente --subraya Cabon--. El hecho de que observemos mayoritariamente 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 añade que esperaban ver algún desacoplamiento en algunos lugares, "pero no ver un patrón tan generalizado".
La fuerza del acoplamiento o desacoplamiento entre dos procesos puede situarse en un espectro, por lo que los investigadores se interesaron por las condiciones que conducían a un desacoplamiento más fuerte o más débil. Los árboles frutales y de flor, por ejemplo, mostraban relaciones fuente-sumidero diferentes a las de las coníferas. Una mayor diversidad en un bosque aumentó el acoplamiento. Las copas densas y cubiertas de hojas lo disminuyen.
Por último, 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 afirma que este último hallazgo sugiere que la cuestión de la fuente frente al sumidero depende del entorno y el clima del árbol. "Esto significa que el cambio climático puede reconfigurar la distribución de las limitaciones de fuente y sumidero de los bosques del mundo", asegura.
La principal conclusión es que los modelos de vegetación, que utilizan ecuaciones matemáticas y características de las plantas para estimar el crecimiento futuro de los bosques, podrían tener que actualizarse. "Prácticamente todos estos modelos asumen que el crecimiento de los árboles está limitado por la fuente", explica Cabon.
Y añade que, por ejemplo, los modelos de vegetación actuales predicen que los bosques prosperarán con un mayor dióxido de carbono atmosférico. "El hecho de que el crecimiento de los árboles esté a menudo limitado por el sumidero significa que para muchos bosques esto puede no ocurrir realmente", subraya.
Esto tiene implicaciones adicionales: los bosques absorben y almacenan actualmente alrededor de una cuarta parte de nuestras emisiones actuales de dióxido de carbono. Si el crecimiento de los bosques se ralentiza, también lo hará su capacidad de absorber carbono y de frenar el cambio climático.
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