Fecha: 13 de mayo de 2025

Fuente: Universidad de Basilea

Resumen:

Para que los árboles crezcan, necesitan controlar meticulosamente su equilibrio hídrico. Un estudio muestra cómo reaccionan los árboles a la sequía y revisa las percepciones anteriores.

HISTORIA COMPLETA

Para que los árboles crezcan, necesitan controlar meticulosamente su equilibrio hídrico. Un estudio de la Universidad de Basilea muestra cómo reaccionan los árboles a la sequía y revisa las percepciones anteriores.

Las plantas tienen pequeños poros en la parte inferior de sus hojas, conocidos como estomas. Cuando sale el sol, estos poros se abren y las plantas absorben dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, que necesitan, además de la luz solar y el agua, para la fotosíntesis. Al mismo tiempo, el agua se evapora a través de los estomas abiertos; En el caso de un árbol, pueden ser varios cientos de litros al día.

Cuando el agua es escasa, las plantas pueden cerrar sus estomas y así evitar que se evapore demasiada agua. El hecho de que las plantas tengan a su disposición este mecanismo de protección no es nada nuevo. Hasta ahora, sin embargo, no ha estado claro cuándo se produce este cierre y cuál fue el detonante. Investigadores del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Basilea han publicado nuevos hallazgos en la revista científica Nature Plants. La mayoría de los datos de medición provienen del laboratorio forestal de la Universidad de Basilea en Hölstein, en el cantón de Basilea-Landschaft, donde una grúa permite estudiar los procesos en las copas de los árboles maduros.

Un acto de equilibrio dentro del dosel

La evaporación del agua a través de los estomas es un proceso pasivo durante el CO2 absorción. Por lo tanto, la pérdida de agua es el precio que paga una planta por la fotosíntesis. Al cerrar los estomas, puede detener la evaporación, pero luego no puede realizar la fotosíntesis.

"Cuando se trata de plantas, los investigadores se han centrado tradicionalmente en la fotosíntesis. Por lo tanto, anteriormente se suponía que los árboles trataban este proceso como una prioridad y, por lo tanto, mantenían los estomas abiertos durante el mayor tiempo posible para absorber el CO2, solo los cerraba cuando no había otra opción", explica el líder del estudio, el profesor Ansgar Kahmen.

Cuando el agua se evapora a través de los estomas, se crea una presión negativa dentro de las células y el xilema (es decir, el tejido leñoso que transporta el agua desde las raíces). Esta succión extrae agua desde las raíces, a través del xilema, hacia la capa de crecimiento del tronco y hacia la copa del árbol. Allí sustituye el agua que se ha liberado a la atmósfera.

Evitar que el sistema colapse

Por lo general, los árboles tardan toda la noche en reponer el agua perdida durante el día. Durante este tiempo, los estomas se cierran y las células vegetales se llenan de agua. Esto crea la presión de turgencia en las paredes celulares que es necesaria para el crecimiento de la elongación de las células. Por lo tanto, los árboles crecen por la noche.

Si el suelo está seco, no hay agua para reponer completamente sus reservas de agua. Como resultado, la saturación de agua en las celdas es demasiado baja y la presión de turgencia permanece baja. Esto inhibe el crecimiento de los árboles incluso en condiciones intermediamente secas. Con el aumento de los niveles de sequía, la succión en las células y las vías vasculares se hace cada vez más fuerte hasta que en algún momento las columnas de agua en el tejido leñoso se rompen. Esto da lugar a burbujas de aire, conocidas como embolias. "Cuando esto sucede, se producen daños irreparables, el sistema de transporte de agua colapsa y la planta finalmente muere", dice Ansgar Kahmen.

El suministro de agua en el árbol es clave

Solía suponerse que, para mantener la fotosíntesis durante el mayor tiempo posible, los árboles cerrarían sus estomas poco antes de la aparición de estas embolias. El nuevo estudio muestra ahora que los estomas permanecen cerrados en un momento más temprano, es decir, cuando la absorción de agua por la noche se ha vuelto difícil. "Por primera vez, pudimos demostrar que un árbol ni siquiera abre sus estomas por la mañana si no puede absorber suficiente agua durante la noche", dice Kahmen. Esto significa que el árbol renuncia a la fotosíntesis en favor del crecimiento.

Según Kahmen, esta priorización tiene sentido: si la planta deja de crecer debido a la escasez de agua, entonces, por mucha fotosíntesis que realice, no podrá utilizar los productos resultantes. "Por lo tanto, el objetivo no es optimizar la fotosíntesis y mantenerla durante el mayor tiempo posible, sino utilizar los productos de la fotosíntesis de la manera más eficiente posible para el crecimiento", dice el fisiólogo de la planta.

Ciclo del carbono y modelos climáticos

Los hallazgos también podrían influir en los cálculos relacionados con el secuestro de carbono por parte de los bosques. Cuando los estomas están abiertos durante períodos más cortos de lo esperado durante la sequía, los árboles absorben menos dióxido de carbono de la atmósfera. "Por lo tanto, los modelos climáticos que asumen un cierto crecimiento en el volumen de almacenamiento de carbono tendrían que adaptarse", dice el autor principal Richard L. Peters, ex postdoctorado en la Universidad de Basilea y ahora profesor en la Universidad Técnica de Múnich. Especialmente en el contexto del cambio climático, que está provocando veranos más cálidos y, sobre todo, más secos en países como Suiza, la absorción de carbono podría cambiar más drásticamente de lo que se suponía.

"Lo que es notable es que nuestras primeras observaciones de cierre de estomas se aplican a todas las especies de árboles, ya sean de hoja caduca o de coníferas. Por lo tanto, la forma en que una especie de árbol hace frente a la sequía no puede determinarse únicamente por el proceso de cierre de los estomas", dice Peters.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por la Universidad de Basilea. Original escrito por Noëmi Kern. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia de la revista:

Richard L. Peters, Matthias Arend, Cedric Zahnd, Günter Hoch, Stefan K. Arndt, Lucas A. Cernusak, Rafael Poyatos, Tobias Zhorzel, Ansgar Kahmen. Regulación uniforme del cierre estomático en todas las especies de árboles templados para mantener la turgencia y el crecimiento nocturnos. Plantas de la Naturaleza, 2025; 11 (4): 725 DOI: 10.1038/s41477-025-01957-3

Citar esta página: MLA APA Chicago

Universidad de Basilea. "Crecimiento antes de la fotosíntesis: cómo los árboles regulan su equilibrio hídrico". CienciaDiaria. ScienceDaily, 13 de mayo de 2025. <www.sciencedaily.com/Comunicados/2025/05/250513112306.htm>.

Science daily

22 Mayo 2025

Fecha: 6 de marzo de 2025

Fuente: Colegio Universitario de Cork

Resumen:

Los científicos han descubierto cómo las plantas respondieron a los cambios climáticos catastróficos hace 250 millones de años. Sus hallazgos revelan el largo y prolongado proceso de recuperación de los ecosistemas después de uno de los períodos más extremos de calentamiento en la historia de la Tierra: el "Evento de fin del Pérmico".

HISTORIA COMPLETA

Un equipo de científicos del University College Cork (UCC), la Universidad de Connecticut y el Museo de Historia Natural de Viena ha descubierto cómo respondieron las plantas a los cambios climáticos catastróficos hace 250 millones de años. Sus hallazgos, publicados en GSA Bulletin, revelan el largo y prolongado proceso de recuperación de los ecosistemas después de uno de los períodos más extremos de calentamiento en la historia de la Tierra: el "Evento del Fin del Pérmico".

Con más del 80% de las especies oceánicas exterminadas, el evento de finales del Pérmico fue la peor extinción masiva de todos los tiempos. Pero los impactos de este evento para la vida en la tierra han sido esquivos. Al examinar plantas y rocas fósiles de la cuenca de Sídney, en el este de Australia, los investigadores han reconstruido una historia de varios millones de años de resiliencia, recuperación y los efectos a largo plazo del cambio climático.

El largo e inestable camino hacia la recuperación de los ecosistemas

Los fósiles de estas rocas australianas muestran que las coníferas, al igual que los pinos modernos, fueron algunas de las primeras en colonizar la tierra inmediatamente después de la catástrofe del Pérmico tardío. Pero la recuperación de los bosques florecientes no fue un camino de rosas.

Los investigadores descubrieron que temperaturas aún más altas durante el "Máximo Térmico Smithiano Tardío" causaron el colapso de estos sobrevivientes de coníferas. A su vez, fueron reemplazados por plantas duras y arbustivas que se asemejan a los musgos modernos. Este período abrasador duró unos 700.000 años y dificultó la vida de los árboles y otras plantas grandes.

No fue hasta un evento de enfriamiento significativo, el 'Evento Smithiano-Spathiano', que plantas grandes pero inusuales llamadas 'helechos semilla' comenzaron a florecer y a establecer bosques más estables. Con el tiempo, estas plantas llegaron a dominar los paisajes de la Tierra durante millones de años, allanando el camino para los frondosos bosques durante la "era de los dinosaurios" del Mesozoico.

Así, después de millones de años, los ecosistemas forestales del Mesozoico llegaron a parecerse a los de antes del colapso del Pérmico tardío. Pero lo más importante es que las especies de plantas que componían los nuevos bosques eran completamente diferentes. "El término 'recuperación' puede ser engañoso", dice el Dr. Chris Mays, líder del Grupo de Extinción Masiva en el University College Cork, "los bosques se recuperan eventualmente, pero la extinción es para siempre".

¿Qué significa esto para nosotros?

Al comprender cómo los antiguos ecosistemas de plantas resistieron los cambios climáticos extremos, los investigadores esperan aprender lecciones valiosas sobre cómo las plantas y los ecosistemas modernos podrían hacer frente a la crisis climática actual. Los ecosistemas dependen de un equilibrio frágil, con las plantas como columna vertebral de las redes tróficas terrestres y la regulación del clima.

"Esta investigación pone de manifiesto lo cruciales que son las plantas, no solo como base de las cadenas alimentarias terrestres, sino también como sumideros naturales de carbono que estabilizan el clima de la Tierra", explica el investigador de la UCC, Marcos Amores, autor principal del estudio. "La interrupción de estos sistemas puede tener impactos que duran cientos de miles de años, por lo que proteger los ecosistemas actuales es más importante que nunca".

Esta inmersión profunda en el pasado lejano de la Tierra nos recuerda que las plantas son heroínas anónimas de la vida en la Tierra, entonces, ahora y en el futuro.

Materiales proporcionados por el University College Cork. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia de la revista:

Marcos Amores, Tracy D. Frank, Christopher R. Fielding, Michael T. Hren, Chris Mays. Las tendencias florales del polo sur controladas por edad muestran una recuperación escalonada de las gimnospermas del Triásico Temprano después del evento del Pérmico tardío. Boletín de la Sociedad Geológica de América, 2025; DOI: 10.1130/B38017.1

Citar esta página: MLA APA Chicago

Colegio Universitario de Cork. "Las plantas lucharon durante millones de años después de la peor catástrofe climática del mundo". CienciaDiaria. ScienceDaily, 6 de marzo de 2025. <www.sciencedaily.com/Comunicados/2025/03/250306121054.htm>.

Science Daily

11 Marzo 2025

La corriente en chorro polar ha influido de manera determinante en el clima europeo durante más de 700 años provocando eventos extremos como incendios, epidemias o inundaciones.

Las corrientes en chorro o jetstream son bandas concentradas de vientos en la parte superior de la atmósfera que fluye alrededor de la Tierra en ambos hemisferios. Su localización no es fija, sino que varía en función de los cambios en la posición y la intensidad de sistemas de altas y bajas presiones. Estas corrientes pueden cambiar su curso, desplazarse hacia el norte o hacia el sur así como aumentar su sinuosidad, asemejándose en algunas ocasiones a una corriente que fluye rápidamente y a un río lento y serpenteante en otras.

Pero, ¿qué relación tiene esto con el clima y por qué son tan importantes estas corrientes? La respuesta está en un trabajo liderado por investigadores de la Universidad de Arizona (EE. UU.) y que ha demostrado que una de ellas, concretamente la corriente en chorro polar del hemisferio norte, ha estado relacionada con la ocurrencia de fenómenos extremos en Europa durante más de 700 años.

“Durante los meses de verano, algunas configuraciones dominantes de la corriente en chorro polar dan lugar a un clima extremo y opuesto entre el noroeste y el sudeste de Europa, generando un patrón espacial que recibe el nombre de ‘dipolo climático’”, explica Isabel Dorado Liñán, investigadora de la Universidad Politécnica de Madrid y una de las coautoras de este trabajo.

“Estos dipolos climáticos afectan de forma directa a sistemas naturales como los bosques, que crecen más de lo normal en un lado del dipolo mientras reducen su crecimiento en el otro”, explica en referencia a los resultados de un artículo que publicaron en 2022.

«Cuando la corriente en chorro está en una posición más norte, tenemos condiciones más frías y húmedas en las Islas Británicas y condiciones más cálidas y secas en el Mediterráneo y los Balcanes», explica Ellie Broadman, ex investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Tree-Ring Research de la Universidad de Arizona y coautora de este trabajo. «Un ejemplo del impacto la hemos presenciado recientemente, con las inundaciones catastróficas en Europa central», añade.

Por el contrario, cuando la corriente en chorro polar migra más al sur, da lugar a veranos menos cálidos y más húmedos en el sureste de Europa, mientras que el noroeste experimenta condiciones más cálidas y secas.

Anillos de crecimiento de los árboles

Pero, ¿hasta qué punto las corrientes en chorro han sido históricamente responsables de fenómenos extremos climáticos, económicos y sociales en Europa? ¿El impacto es diferente ahora debido al cambio climático antropogénico o ha sido así durante siglos? Esa fue la pregunta que se hicieron los investigadores y, para dar respuesta, realizaron una estimación indirecta empleando muestras de anillos de crecimiento de árboles centenarios y milenarios de diferentes regiones de Europa.

“La posición de la corriente en chorro puede estimarse con datos climáticos existentes, pero estos se extienden, en el mejor caso, hasta principios del siglo XX. Para poder evaluar la influencia que ha tenido la variación en la posición de la corriente en chorro en el clima a largo plazo primero tuvimos que reconstruir los desplazamientos de la corriente en chorro polar sobre Europa”, explica Dorado.

Ello es posible porque cada año, los árboles añaden un anillo que registra las condiciones ambientales, y por tanto las climáticas, durante su formación. Al analizar los anillos de crecimiento de los árboles, los dendrocronólogos pueden compilar un archivo del clima pasado. Así, los investigadores vincularon los anillos de crecimiento de tres regiones de Europa con los desplazamientos de la banda de vientos atmosféricos a muchos kilómetros de altura a través de los cambios que esos desplazamientos producen en la temperatura a nivel de superficie.

“Descubrimos que los desplazamientos de la corriente en chorro muy al norte o muy al sur de su posición habitual durante el verano han estado históricamente asociados con una serie de impactos ecológicos, económicos y sociales como los incendios forestales, el rendimiento y la calidad de los cultivos y sus productos derivados como el vino y las epidemias”, explica Dorado. “Dado que estos impactos están relacionados con las condiciones climáticas de la superficie, esto demuestra como la corriente en chorro polar ha influido en el clima estival en la superficie terrestre los últimos 700 años y, en consecuencia, en la sociedad”.

Por poner ejemplos concretos, “las epidemias ocurrieron con mayor frecuencia en las Islas Británicas cuando la corriente en chorro estaba más al norte, ya que, dado que los veranos eran húmedos y fríos, la gente permanecía en casa y las condiciones eran más propicias para la propagación de enfermedades” explica Valerie Trouet, coautora del artículo y profesora en la Universidad de Arizona. “Otro ejemplo destacado es el de la peste negra, que asoló Irlanda entre 1348 y 1350, cuando la corriente en chorro se encontraba en una posición extrema, en el extremo norte de Europa”.

Los investigadores también constataron que, históricamente, los incendios forestales en los Balcanes fueron más frecuentes cuando la corriente de chorro estaba en esa posición norte que crea condiciones secas y cálidas, algo que también se ha visto este pasado verano.

¿Qué pasará en el futuro?

Y es que, parte de la relevancia de este trabajo radica en que sus resultados se pueden aplicar también a los posibles impactos futuros del cambio climático si se conoce la evolución de la posición de la corriente en chorro.

“La relación a largo plazo entre la posición latitudinal de la corriente en chorro polar y los fenómenos extremos en Europa también proporciona un contexto para las condiciones actuales y define los tipos de extremos que podríamos experimentar bajo un calentamiento global continuo. Por ejemplo, nuestros resultados sugieren que, si como describen algunos estudios, la posición promedio de la corriente en chorro se desplaza hacia el norte como resultado del calentamiento global, los rendimientos de los cultivos probablemente se reducirían en ambos lados del dipolo”, asegura Trouet.

Referencias:

Xu, G., Broadman, E., Dorado-Liñán, I. et al. (2024) Jet stream controls on European climate and agriculture since 1300 ce. Nature doi: 10.1038/s41586-024-07985-x

Dorado-Liñán, I., Ayarzagüena, B., Babst, F. et al. (2022) Jet stream position explains regional anomalies in European beech forest productivity and tree growth. Nat Commun doi: 10.1038/s41467-022-29615-8

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por la Universidad Politécnica de Madrid

Cuaderno de Cultura Científica

Cuaderno de Cultura Científica

11 Marzo 2025

Responsable de prensa

Ángela Justamante

Graduada en Biología y comunicadora científica, cuenta con experiencia en proyectos europeos de ciencia ciudadana y divulgación en el CREAF.

Un nuevo estudio, publicado en Journal of Ecology y liderado por el CREAF y la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), ha analizado 25 años de evolución de más de 445.000 árboles en la Península Ibérica para descubrir cómo les ha afectado la combinación entre el abandono rural y el cambio climático allí donde se encuentran al límite de calor y sequedad y de frío y humedad que pueden soportar. Según los resultados, que han tenido en cuenta casi unas setenta especies, se constata que hay más densidad forestal en toda la península debido al abandono agrícola y silvícola de las últimas décadas, que permite que los bosques se recuperen, pero con una nueva distribución de especies a causa del impacto del cambio climático. En general, los datos apuntan a que las especies que comparten rasgos como raíces poderosas u hojas fáciles de producir son las que más se están expandiendo. Por ejemplo, en zonas que cada vez son más calurosas y secas gana terreno el pino carrasco (Pinus halepensis) y el alcornoque (Quercus suber), porque tienen tolerancia a temperaturas y sequedad más altas y, en cambio, están disminuyendo las asociadas a bosques de ribera como el aliso común (Alnus glutinosa), que ya estaban cerca de su límite y, con el aumento de temperatura, ya no pueden vivir ahí. Respecto a regiones más frías y húmedas, se están expandiendo algunas especies como el haya (Fagus sylvatica) y el roble de hoja ancha (Quercus petraea) y han disminuido coníferas como el pino marítimo (Pinus pinaster), entre otros motivos, porque ecosistemas más gélidos se están volviendo más cálidos y árboles que antes no podían establecerse porque hacía demasiado frío ahora sí que pueden hacerlo; otro motivo podría ser que hay mucha menos tala que antes.

“Cada especie de árbol, igual que cualquier animal, puede vivir en un gradiente de temperatura y sequedad determinado y, si se sobrepasa este umbral por encima o por debajo, ya no puede crecer allí. Para hacernos una idea, en el sur de Catalunya no encontraremos hayedos porque es demasiado seco, tampoco en las zonas más altas del Pirineo donde hace demasiado frío. La cuestión es que con el aumento de temperatura estas condiciones pueden cambiar y nuestra investigación aporta nuevos datos de cómo puede afectar a la distribución de los árboles”, explica Josep Padullés, investigador del CREAF y la UAB, y autor principal del artículo.

Entre otras cosas, estos resultados ayudan a entender cómo podrían cambiar los bosques del futuro y, por lo tanto, gestionar mejor el territorio. Por ejemplo, zonas que cada vez son más áridas podrían perder la biodiversidad de animales y vegetación asociadas a ambientes más húmedos, como los ecosistemas ribereños, o aumentar el riesgo de incendios si las especies que ‘reconquistan’ estos espacios son más inflamables, como el pino carrasco.

Raíces y hojas mejor adaptadas

La investigación también ha identificado algunas características que hacen que unos árboles estén mejor adaptados que otros a los ambientes más áridos o húmedos. En el caso de condiciones secas, destacan las especies que tienen raíces más grandes y gruesas en relación a la medida total del árbol, puesto que pueden acceder a capas más profundas del suelo para conseguir agua y, por tanto, lidiar con la falta de agua. “Este rasgo también da ventaja en ambientes fríos, aunque en regiones secas es especialmente útil”, aclara Padullés. En el caso de zonas frías, un factor que favorece la supervivencia son las hojas finas, ‘baratas’ de producir y con mucha superficie para captar luz, hacer la fotosíntesis y, por lo tanto, conseguir nutrientes; una característica que hace que árboles planifolios y caducifolios, como los robles o los fresnos, tengan más tolerancia a la sombra y supone una ventaja en bosques frondosos. En contraposición, las coníferas, como los pinos, tienen hojas más gruesas, pequeñas y duras, que son útiles en zonas áridas porque pierden menos agua por transpiración, pero cuestan más de producir y no tienen tanta superficie para captar luz.

Más árboles en ambientes fríos

El análisis también destaca que las zonas que se están volviendo más calurosas y secas provoca que algunas especies, que ya estaban cerca de su límite climático de calor, lo tengan más difícil para sobrevivir, especialmente las asociadas a bosques de ribera como aliso común o el sauce ceniciento (Salix cinerea) y el pino marítimo (Pinus pinaster), que no toleran bien el estrés hídrico. En cambio, especies como el pino carrasco, el roble carrasqueño (Quercus faginea) y el alcornoque (Quercus suber) están aumentando gracias a su resistencia a la sequía y la capacidad de colonizar suelos áridos. En cuanto a las zonas más húmedas y frías, están ganando más árboles de lo que se esperaría en condiciones normales. Algunas especies que están expandiendo su territorio son las planifolias como el haya, el roble de hoja ancha, el abeto blanco (Abies alba) o el roble pubescente (Quercus pubescens). Al contrario, coníferas como el pino piñonero (Pinus pinaster) han disminuido ligeramente, porque no son buenas competidoras ante las planifolias, al no estar bien adaptadas a vivir en bosques densos con sombra. Otras especies que están aumentando en general en todas las regiones son especies ligadas a actividad humana como el cerezo (Prunus avium) o la especie invasora acacia (Acacia melanoxylon), que ahora pueden crecer sin control.

Para llevar a cabo el estudio, el equipo ha analizado datos que abarcan dos periodos diferentes de los Inventarios Forestales Españoles (1986-1996 y 2008-2019), que cuentan con una gran variedad de datos de 21.717 parcelas de bosques maduros y jóvenes en toda la Península. En concreto, se centraron en cuantificar si aumenta o disminuye la abundancia de especies de árboles que se encuentran al límite de sus distribuciones climáticas - áreas donde las condiciones están cerca del máximo o del mínimo de temperatura y precipitación para que una especie determinada sobreviva-. “Ha sido una manera de evitar que el aumento de masa forestal por abandono rural enmascare el efecto del cambio climático”, puntualiza Padullés.

El estudio también lo firman los investigadores del CREAF Javier Retana, también de la UAB, y Albert Vilà-Cabrera, asociado en la Universidad de Stirling en Reino Unido. Respecto al siguiente paso de la investigación, Padullés afirma que continuarán estudiando la interacción entre el abandono forestal, cambio climático y características de las especies para entender cómo serán los bosques del futuro.

Artículo de referencia: Padullés Cubino, J., Vilà‐Cabrera, A., & Retana, J. (2024). Tree species abundance changes at the edges of their climatic distribution: An interplay between climate change, plant traits and forest management. Journal of Ecology, 112 (12), 2785-2797. DOI: 10.1111/1365-2745.14419

CREAF

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13 Febrero 2025