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Información online de la U.N.P.S.J.B. Edición Octubre Noviembre 2012 2012 - Nº - Nº 1314 4 INVESTIGACION La red hidráulica de los árboles exigida al límite por el cambio climático Investigadora de la UNPSJB en la prestigiosa revista NATURE L a Dra. Sandra J. Bucci, investigadora del CONICET en el Grupo de Estudios Biofísicos y Ecofisiológicos de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco integró el equipo internacional de 24 científicos reunidos por los Dres. Brendan Choat de la Universidad de Western Sydney y Steven Jansen, de la Universidad de Ulm en Alemania, con el fin de crear una síntesis global sobre la resistencia a la cavitación por sequia en plantas de ecosistemas boscosos incluyendo los arbustales y las sabanas alrededor del mundo. La investigación, que se inicio a fines de 2009, fue financiada por ARC-NZ Research Network for Vegetation Function con sede en la Universidad de Macquarie, Australia. Los resultados del estudio fueron publicados en la edición actual de Nature (www.nature. com) y los investigadores han encontrado que la mayoría de los árboles, incluso aquellos en las selvas tropicales, funcionan muy cerca de su umbral de seguridad hidráulica dejándolos muy vulnerables a las sequías extremas. Debajo de la corteza de los más diversos árboles existe un sistema de conductos extremadamente refinado que transporta miles de millones de litros de agua a la atmósfera diariamente. 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 estas enfrentan durante la sequía es mantener su sistema hidráulico, es decir “sus cañerías”, funcionando. 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, provocando 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 cual 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 actualmente funcionan muy cerca de su umbral de seguridad hidráulica quedando muy vulnerables a la sequía. Mientras que las plantas varían ampliamente en su resistencia a la formación de embolias, su vulnerabilidad a la sequia es similar a través de todos los bosques. El 70% de las 226 especies de árboles de 81 ecosistemas estudiados alrededor del mundo funcionan con márgenes pequeños de seguridad hidráulica contra niveles potencialmente mortales de estrés por sequia. El equipo de investigación encontró que los márgenes de seguridad son ampliamente independientes de la precipitación media anual de cada ecosistema, indicando una convergencia global en la vulnerabilidad de los bosques a la Foto: Dr. Thomas Kitzberger Nature 491752-755
Información online de la U.N.P.S.J.B. Edición Noviembre 2012 - Nº 14 5 sequia, con todos los tipos de bosques siendo igualmente vulnerables a las fallas hidráulicas independientemente de su régimen normal de lluvias. Los resultados proporcionan información sobre por qué el deterioro de los bosques inducido por la sequia 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. La Dra. Sandra J. Bucci, investigadora del CONICET en el Grupo de Estudios Biofísicos y Ecofisiológicos de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco junto a su equipo de profesionales. Para los arboles, y el planeta, las consecuencias de periodos más extensos de sequia y de temperaturas más elevadas serian potencialmente dramáticas. Por ejemplo, un abrupto colapso de los bosques a causa de sequias 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 cuales especies de árboles probablemente pueden persistir y cuales tienen mayor probabilidad de desaparecer en caso que la frecuencia y severidad de las sequias incrementen en la manera como son predichas por los modelos de cambio climático,. PUBLICACIÓN ORIGINAL Choat B., Jansen S., Brodribb T.J., Cochard H., Delzon S., Bhaskar R., Bucci S., Feild T.S., Gleason S.M., Hacke U.G., Jacobsen A.L., Lens F., Maherali H., Martinez-Vilalta J., Mayr S., Mencuccini M., Mitchell P.J., Nardini A., Pittermann J., Pratt R.B., Sperry J.S., Westoby M., Wright I.J., Zanne A. (2012) Global convergence in the vulnerability of forests to drought. Nature xx. doi: CONTACTOS For Australia, North America and Latin America: Brendan Choat, University of Western Sydney, Australia: b.choat@uws.edu.au, tel. +61 2 4570 1901 or +61 466 498 403 For Europe, Asia and Africa: Steven Jansen, Ulm University, Germany: steven.jansen@uni-ulm.de, tel. +49 731 502 3302 or +49 731 502 3301
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