Ciencia y Técnica

13
Feb
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

28
Ene
2025

 

Los árboles caducifolios - como las hayas o los abedules - cambian de color con cada estación. Sus hojas caen entre el otoño y el invierno, y el árbol entra en un estado de hibernación en el que el tronco deja de crecer y así guardan la energía para reactivarse en primavera cuando las hojas vuelven a brotar. Hasta ahora, se creía que las raíces también cesaban su actividad y se "dormían" junto con el resto del árbol, pero una curiosa investigación publicada hoy en Nature Ecology and Evolution demuestra que las raíces no descansan en ningún momento y continúan creciendo. El estudio lo ha liderado la investigadora Lorène J. Marchand de la Universidad de Amberes, con la participación del CREAF y el CSIC y los resultados sugieren que el suelo forestal es un sumidero de carbono con más capacidad de la que se creía, porque acumula carbono durante todo el año, no solo cuando las hojas realizan la fotosíntesis y el árbol está más activo. Además, supone un cambio en la percepción de cómo los árboles de hoja caduca podrían adaptarse al cambio climático en un futuro.

"Los resultados demuestran que la parte aérea y la parte subterránea del árbol siguen calendarios separados, de manera que priorizan el crecimiento subterráneo durante el invierno y el crecimiento aéreo al comienzo de la primavera", explica Paolo Zuccarini, investigador del CREAF y coautor del estudio. Este desacoplamiento podría suponer una ventaja estratégica, ya que en invierno las raíces almacenan reservas de carbohidratos y otras sustancias ricas en nitrógeno, como proteínas o aminoácidos, mientras el resto del árbol está inactivo. Así, cuando "despiertan", tienen alimento suficiente para que las hojas salgan y se reactive la fotosíntesis, imprescindible para que el tronco y las ramas crezcan. "Es algo así como tener ladrillos de construcción listos para utilizar en primavera, cuando la prioridad es generar hojas para volver a hacer la fotosíntesis", continúa Zuccarini.

Esta sorprendente investigación se ha llevado a cabo con cuatro especies de árboles en diversos bosques templados de España, Bélgica y Noruega. En total, se incluyeron 330 árboles, tanto maduros como plántulas de 3 años, de haya común (Fagus sylvatica), abedul (Betula pendula), roble común (Quercus robur) y álamo temblón (Populus tremula). Se recolectaron 1000 muestras de raíces gruesas de más de 2 milímetros, ya que a partir de esta medida es cuando la raíz experimenta la formación de madera, conocida como xilogénesis. "Los datos reflejan que las raíces gruesas mantienen su actividad incluso en temperaturas del suelo inferiores a 3°C, desmintiendo así la creencia de que el frío detiene el crecimiento subterráneo", explica Lorène J. Marchand, la autora principal del estudio.

Más carbono bajo el suelo

Otro de los aspectos que destacan es que el valor del suelo forestal como reservorio de carbono sería mayor del que se pensaba, ya que la investigación demuestra que los árboles caducifolios lo fijan durante todo el año. Según los investigadores, los árboles almacenan carbono en su estructura utilizándolo para el crecimiento de la madera en las raíces y el tronco. Este carbono almacenado es muy estable, ya que se integra en los tejidos vegetales en forma de biomasa lignificada, compuesta por celulosa, hemicelulosa y lignina, “de hecho, las raíces gruesas contribuyen de manera relevante a la actividad de reservorio de carbono de los árboles, ya que suman hasta el 20-30% de la biomasa total de un árbol, debido a su gran densidad”, añade Zuccarini. Tradicionalmente, se ha considerado que el ciclo del carbono en los árboles estaba estrechamente vinculado al ciclo de crecimiento aéreo, es decir, que el pico de fijación de CO2 se daba en primavera, cuando tienen hojas, hacen la fotosíntesis, lo capturan, y el tronco y las raíces lo utilizan para crecer. Pero estos nuevos datos demuestran que lo utilizan todo el año.

Raíces que ayudan a soportar el cambio climático

Según los autores, los resultados indican que el crecimiento de las raíces no se detiene en invierno y, por tanto, que el reloj natural de las raíces podría estar menos influenciado por señales externas como la temperatura o la luz, y más controlado por señales internas, como las reservas de carbono del árbol, “a diferencia de la parte aérea que sí está más sujeta al clima externo”, comenta Josep Peñuelas, investigador del CSIC en el CREAF y coautor del estudio. Esto podría ayudar a los árboles a adaptarse a condiciones climáticas cambiantes, como primaveras más cálidas, deshielo prematuro o precipitaciones irregulares, con unas raíces preparadas en invierno para ser utilizadas en primavera, incluso si las condiciones cambian.

Este estudio internacional lo ha liderado Lorène J. Marchand y Matteo Campioli del grupo PLECO de la Universidad de Amberes, junto con la Universidad de Gante en Bélgica. También han participado diversas entidades europeas, como el CREAF y el CSIC en España, el Instituto Esloveno Forestal en Eslovenia, la Universidad de Umea en Suecia, el Instituto de Investigación de la Bioeconomía en Noruega, y el Instituto Federal Suizo de Investigación Forestal, de la Nieve y del Paisaje.

Artículo fuente: Marchand, L. J., Gričar, J., Zuccarini, P., Dox, I., Mariën, B., Verlinden, M., Heinecke, T., Prislan, P., Marie, G., Lange, H., Van den Bulcke, J., Peñuelas, J., Fonti, P., & Campioli, M. (2024). No winter halt in belowground wood growth of four angiosperm deciduous tree species. Nature Ecology & Evolution. DOI: https://www.nature.com/articles/s41559-024-02602-6

CREAF

01
Nov
2024

 

Un estudio internacional con participación del CSIC demuestra que, a diferencia de lo que se creía, las zonas secas y pastoreadas son reservorios de diversidad vegetal. Esta incluso puede aumentar con la aridez. La flora de estos ecosistemas inhóspitos desarrolla estrategias únicas de adaptación para asegurar su supervivencia.

Cuatro institutos del CSIC han participado en la primera investigación mundial sobre la diversidad fenotípica y funcional de las plantas en zonas áridas y pastoreadas. Tras analizar más de 1.300 conjuntos de observaciones de más de 300 especies de plantas, los resultados muestran que las plantas de las zonas áridas adoptan diferentes estrategias de adaptación y que, sorprendentemente, esta diversidad aumenta con los niveles de aridez.

Este estudio, publicado en la revista Nature, arroja nueva luz sobre nuestra comprensión de la adaptación de las plantas a hábitats extremos, la colonización histórica de las plantas en ambientes terrestres y su capacidad para responder a los cambios globales.

Investigadores e investigadoras del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), el Instituto de Ciencias Agrarias (ICA), el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) y la Misión Biológica de Galicia (MBG) han formado parte de equipos científicos integrados por 120 investigadores de 27 países que, durante ocho años, han analizado cientos de parcelas en zonas áridas de los seis continentes para comprender cómo las plantas que se encuentran en este tipo de ecosistemas se han adaptado a hábitats extremos.

Los resultados señalan que el aislamiento de estas plantas en las zonas más áridas del planeta parece reducir la competencia entre especies y, como consecuencia, se genera una diversidad de formas y funciones única a nivel mundial que llega a ser el doble de la diversidad encontrada en zonas más templadas.

La importancia de las zonas áridas

La Tierra alberga una diversidad de plantas con formas y funciones muy variadas. Esta extraordinaria diversidad morfológica, fisiológica y bioquímica determina cómo las plantas se adaptan y responden a los cambios globales en curso, con importantes consecuencias para el funcionamiento de los ecosistemas.

Sin embargo, el 90% del conocimiento actual sobre la diversidad funcional de las plantas se refiere únicamente a ecosistemas agrícolas y zonas templadas. Por el contrario, las zonas áridas, que representan el 45% de la superficie de la Tierra, siguen estando subrepresentadas en los datos. Estas importantes zonas se encuentran amenazadas por el aumento de la aridez, la presión del pastoreo y la desertificación.

Ante esta situación, los expertos y expertas señalan la necesidad de comprender cómo responden las plantas a tales presiones antes de poder establecer la posible evolución futura de estos frágiles ecosistemas en términos de biodiversidad y funcionamiento. Para satisfacer esta urgente necesidad, un equipo internacional ha llevado a cabo la primera investigación mundial sobre la diversidad funcional de las plantas en zonas áridas.

Después de desarrollar un protocolo de muestreo estandarizado, el personal científico recolectó y procesó muestras de 301 especies de plantas encontradas en 326 parcelas representativas de todos los continentes (excepto la Antártida) para caracterizar la diversidad funcional de estas zonas, dando lugar a un total de 1347 conjuntos completos de observaciones de rasgos.

Se prestó especial atención a la diversidad de elementos químicos y oligoelementos (como nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio y zinc) que se encuentran en las plantas, ya que estos rasgos, a menudo no registrados, ejercen una fuerte influencia en su funcionamiento. En total, el estudio incluyó más de 130.000 mediciones de rasgos de plantas individuales.

El aislamiento genera diversidad

Una hipótesis clave al inicio del estudio fue que la aridez reduce la diversidad de plantas a través de la selección, dejando sólo aquellas especies capaces de tolerar la escasez extrema de agua y el estrés por calor.

Sin embargo, este estudio reveló que ocurre lo contrario en los pastizales más áridos del planeta, donde las plantas exhiben una amplia gama de estrategias de adaptación individuales.

“Estos resultados cuestionan el paradigma de que los ambientes abióticos severos seleccionen un conjunto limitado de valores de rasgos y reduzcan la diversidad”, señala César Plaza, coautor del estudio.

Por ejemplo, algunas plantas han desarrollado niveles elevados de calcio, fortaleciendo las paredes celulares como protección contra la desecación. Otras contienen altas concentraciones de sal, lo que reduce la transpiración.

Aunque se observan menos especies a escala local que en otras regiones del planeta (en zonas templadas o tropicales), las plantas en zonas áridas muestran una extraordinaria diversidad de formas, tamaños y funcionamiento, el doble que en zonas climáticas más templadas.

Este aumento en la diversidad de rasgos se produce abruptamente en el punto en que los volúmenes de lluvia caen por debajo del umbral anual de 400 mm. Este es también el umbral establecido para una disminución pronunciada de la cubierta vegetal y la aparición de grandes superficies de suelo desnudo.

Para explicar este fenómeno, los autores del estudio sugieren que la pérdida de cubierta vegetal conduce al "síndrome de soledad de las plantas", donde un mayor aislamiento y una menor competencia por los recursos producen altos grados de singularidad de rasgos y diversidad funcional que son globalmente excepcionales.

Esta diversidad adaptativa podría reflejar igualmente historias evolutivas complejas que se remontan a la colonización inicial de hábitats terrestres por plantas hace más de 500 millones de años, cuando estos hábitats presentaban condiciones extremas para los organismos vivos.

“Este estudio revela la importancia de las zonas áridas como reservorio global de diversidad funcional de las plantas”, concluye Manuel Delgado-Baquerizo, investigador del IRNAS y coautor del estudio

Referencia:

Gross, N et al. "Unforeseen plant phenotypic diversity in a dry and grazed world". Nature, 2024

Fuente: CSIC

28
Dic
2024

 

Un equipo de investigación de la Estación Biológica de Doñana ha analizado la expansión y posible erradicación de este himenóptero, que se esconde en los alcornoques y que provoca graves daños en el ecosistema del parque natural. Los expertos la califican de “verdadero caballo de Troya de los insectos”.

En los años 70, el antiguo Palacio de Doñana experimentó una serie de reformas. Se cree que fue entonces cuando la hormiga argentina (Linepithema humile) llegó a este edificio, sede de la Reserva Biológica, entre la tierra y los materiales que se introdujeron en la obra.

Desde entonces, su expansión ha generado daños en aves y anfibios. Los equipos de la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) también investigan sus efectos en los árboles, los ciclos de nutrientes y procesos tan cruciales como la dispersión de semillas y la polinización.

Originaria de Sudamérica, sus escasos tres milímetros esconden a un invasor imparable. Gracias a su tamaño, puede ser transportada de forma accidental en multitud de mercancías, como madera, plantas o contenedores, y tan solo una reina basta para que esta hormiga se establezca en nuevos entornos.

“Se trata del verdadero caballo de Troya de los insectos. La hormiga argentina está entre las 100 especies invasoras más dañinas del mundo según la Base de Datos Mundial sobre Especies Invasoras 2024 y está incluida en el Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras”, advierte José Manuel Vidal-Cordero, entomólogo de la Reserva Biológica de Doñana.

Un invasor de libro

Linepithema humile cuenta con varias ventajas frente a las hormigas autóctonas. En primer lugar, es poligínica, que significa que tiene varias reinas que ponen huevos de forma simultánea. Es polidómica, es decir, una colonia puede estar repartida entre varios nidos. Además, esta especie tiene facilidad para monopolizar los recursos ambientales y desplazar a las especies nativas. Y unido a esto, es capaz de establecer el fenómeno conocido como supercolonias.

“Imagina que coges una hormiga argentina de Doñana y te la llevas a la costa italiana. Si la sueltas allí, en un hormiguero de esa especie, no se pelean. Hablamos de una colonia de miles de kilómetros, una supercolonia”, explica Vidal-Cordero.

En Europa, ya se han identificado tres supercolonias de hormiga argentina. Este fenómeno permite que sus diferentes colonias no se ataquen entre ellas e incluso cooperen. Según los estudios, todo apunta a la reducida distancia genética entre sus individuos, que descenderían de los primeros que llegaron a la península ibérica años atrás en barco.

“Todas estas características la convierten en un ejemplo de libro de especie exótica invasora”, sentencia.

El pequeño arte de la guerra

En Doñana hay más de 40 especies de hormigas. Desde la incursión de esta invasora en el emblemático espacio protegido andaluz, los equipos estudian sus tácticas de expansión.

Dado que Linepithema humile no tolera bien las temperaturas extremas, su avance en la reserva biológica –dentro del parque nacional– está limitado a las construcciones humanas y otros refugios naturales, como los grandes alcornoques. Estos árboles centenarios son verdaderos refugios climáticos durante el verano y, desde 1992, se ha documentado la expansión de ‘la argentina’.

¿Pero cómo puede esta diminuta forastera salvar grandes distancias sin volar? Precisamente, un trabajo de 2019 apuntó que la hormiga vuela para invadir nuevos árboles como polizona de la carroña que consumen las rapaces. Una vez en el nido de ejemplares como el milano negro, la reina y las obreras continúan su agresiva expansión y matan y desplazan a las hormigas autóctonas que encuentran en el árbol, como la Crematogaster scutellaris.

Pequeños forasteros y grandes impactos

Esta imparable expansión tiene numerosas consecuencias negativas y algunas se deben al hecho de acabar con las demás hormigas. “Como solo queda esta especie, se pierden las funciones que realizaban otras, como la dispersión de semillas o la polinización de algunas flores”, explica Elena Angulo, científica de la EBD-CSIC y experta en la hormiga argentina.

En cuanto al alcornoque, bajo el control de la hormiga argentina proliferan los pulgones, con su consecuente impacto negativo en la salud del árbol. Esta hormiga es ganadera, protege a los pulgones para obtener su melaza, como si de leche se tratara. También impacta en la crianza de las aves que anidan en los árboles invadidos. En un estudio llevado a cabo por el equipo de Angulo se registró un menor tamaño y un peor estado nutricional en los pollos de árboles habitados por la hormiga.

Sin embargo, el hallazgo más llamativo sobre sus impactos se da en anfibios. Un equipo de la EBD-CSIC reveló que la hormiga argentina ataca a los jóvenes sapos que salen de las charcas tras su metamorfosis como renacuajos.

“Descubrimos que la hormiga tiene un veneno, la iridomirmecina, que actúa en especies de sangre fría como los sapitos y los paraliza”, afirma Angulo, una de las autoras de la investigación. Tan solo 20 hormigas serían capaces de paralizar un juvenil de sapo corredor (Epidalea calamita) a pesar de tener un tamaño mucho menor que ellos. El veneno abrasa su piel y puede llegar incluso a producirles la muerte.

Frenar la intrusión

La hormiga argentina es tan solo un ejemplo de los tremendos impactos negativos que provocan las especies exóticas invasoras en los ecosistemas. A veces como fruto de un despiste o una coincidencia. Y sus efectos también son económicos. En el año 2022 el CSIC lideró un trabajo internacional que cuantificó el impacto en el mundo de 12 hormigas invasoras en 46 000 millones de euros.

En la Reserva Biológica de Doñana, el protocolo de seguimiento registra cada año los pequeños grandes avances de esta invasora. Después de las duras sequías de los últimos años su población parece estar debilitada.

“Quizás ahora es un buen momento para plantearnos su erradicación en el parque”, concluye Angulo.

Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC – Fundación BBVA de Comunicación Científica, Convocatoria 2023 CSIC Comunicación

SINC

01
Nov
2024

Science Daily thumb

Fecha:

21 de octubre de 2024

Fuente: DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge

Resumen:

Las plantas de todo el mundo están absorbiendo alrededor de un 31% más de dióxido de carbono de lo que se pensaba, según una nueva evaluación. Se espera que la investigación mejore las simulaciones del sistema terrestre que los científicos utilizan para predecir el clima futuro, y destaca la importancia del secuestro natural de carbono para la mitigación de gases de efecto invernadero.

HISTORIA COMPLETA

Las plantas de todo el mundo están absorbiendo alrededor de un 31% más de dióxido de carbono de lo que se pensaba, según una nueva evaluación desarrollada por científicos. Se espera que la investigación, detallada en la revista Nature, mejore las simulaciones del sistema terrestre que los científicos utilizan para predecir el clima futuro, y destaca la importancia del secuestro natural de carbono para la mitigación de gases de efecto invernadero.

La cantidad de CO2 expulsados de la atmósfera a través de la fotosíntesis de las plantas terrestres se conoce como Producción Primaria Bruta Terrestre, o GPP. Representa el mayor intercambio de carbono entre la tierra y la atmósfera del planeta. El GPP se cita típicamente en petagramos de carbono por año. Un petagrama equivale a 1.000 millones de toneladas métricas, que es aproximadamente la cantidad de CO2 emitidos cada año por 238 millones de vehículos de pasajeros a gasolina.

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Cornell, con el apoyo del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía, utilizó nuevos modelos y mediciones para evaluar el GPP de la tierra en 157 petagramos de carbono por año, frente a una estimación de 120 petagramos establecida hace 40 años y que se utiliza actualmente en la mayoría de las estimaciones del ciclo del carbono de la Tierra. Los resultados se describen en el artículo, "Fotosíntesis terrestre inferida a partir de la absorción de sulfuro de carbonilo de plantas".

Los investigadores desarrollaron un modelo integrado que rastrea el movimiento del compuesto químico sulfuro de carbonilo, u OCS, desde el aire hasta los cloroplastos de las hojas, las fábricas dentro de las células vegetales que llevan a cabo la fotosíntesis. El equipo de investigación cuantificó la actividad fotosintética mediante el seguimiento de OCS. El compuesto sigue en gran medida el mismo camino a través de una hoja que el CO2, está estrechamente relacionado con la fotosíntesis y es más fácil de rastrear y medir que el CO2 difusión. Por estas razones, el OCS se ha utilizado como un proxy de la fotosíntesis a nivel de planta y hoja. Este estudio demostró que el OCS es muy adecuado para estimar la fotosíntesis a gran escala y durante largos períodos de tiempo, lo que lo convierte en un indicador fiable de la PPB mundial.

El equipo utilizó datos de plantas de una variedad de fuentes para informar el desarrollo del modelo. Una de las fuentes fue la base de datos LeafWeb, establecida en el ORNL en apoyo del Área de Enfoque Científico de la Ciencia de los Ecosistemas Terrestres del DOE, o TES-SFA. LeafWeb recopila datos sobre los rasgos fotosintéticos de científicos de todo el mundo para respaldar el modelado del ciclo del carbono. Los científicos verificaron los resultados del modelo comparándolos con datos de alta resolución de torres de monitoreo ambiental en lugar de observaciones satelitales, que pueden verse obstaculizadas por las nubes, particularmente en los trópicos.

La clave para la nueva estimación es una mejor representación de un proceso llamado difusión del mesófilo, cómo el OCS y el CO2 Pasar de las hojas a los cloroplastos donde se produce la fijación de carbono. Comprender la difusión del mesófilo es esencial para determinar la eficiencia con la que las plantas realizan la fotosíntesis, e incluso cómo podrían adaptarse a entornos cambiantes.

Lianhong Gu, coautor, experto en fotosíntesis y distinguido científico de la División de Ciencias Ambientales del ORNL, ayudó a desarrollar el modelo de conductancia mesófila del proyecto, que representa numéricamente la difusión de OCS en las hojas, así como la relación entre la difusión de OCS y la fotosíntesis.

"Calcular la cantidad de CO2 que las plantas arreglan cada año es un enigma en el que los científicos han estado trabajando durante un tiempo", dijo Gu. "La estimación original de 120 petagramos por año se estableció en la década de 1980, y se mantuvo mientras tratábamos de descubrir un nuevo enfoque. Es importante que tengamos un buen manejo de la GPP global, ya que esa absorción inicial de carbono en la tierra afecta al resto de nuestras representaciones del ciclo del carbono de la Tierra".

"Tenemos que asegurarnos de que los procesos fundamentales en el ciclo del carbono estén adecuadamente representados en nuestros modelos a mayor escala", agregó Gu. "Para que esas simulaciones a escala terrestre funcionen bien, deben representar la mejor comprensión de los procesos en funcionamiento. Este trabajo representa un gran paso adelante en términos de proporcionar un número definitivo".

Las selvas tropicales pantropicales representaron la mayor diferencia entre las estimaciones anteriores y las nuevas cifras, un hallazgo que fue corroborado por las mediciones terrestres, dijo Gu. El descubrimiento sugiere que las selvas tropicales son un sumidero natural de carbono más importante de lo que se estimaba previamente utilizando datos satelitales.

Comprender cuánto carbono se puede almacenar en los ecosistemas terrestres, especialmente en los bosques con sus grandes acumulaciones de biomasa en la madera, es esencial para hacer predicciones sobre el cambio climático futuro.

"Concretar nuestras estimaciones de GPP con observaciones fiables a escala global es un paso crítico para mejorar nuestras predicciones del CO futuro2 en la atmósfera, y las consecuencias para el clima global", dijo Peter Thornton, miembro corporativo y líder de la Sección de Ciencias de los Sistemas Terrestres en ORNL.

Los resultados de este estudio apuntan a la importancia de incluir procesos clave, como la conductancia del mesófilo, en las representaciones de los modelos de fotosíntesis. Los Experimentos de Ecosistemas de Próxima Generación en los Trópicos del DOE tienen el objetivo de avanzar en las predicciones de los modelos de respuesta del ciclo del carbono de los bosques tropicales al cambio climático. Estos resultados pueden servir de base para el desarrollo de nuevos modelos que reduzcan la incertidumbre en las predicciones de la GPP de los bosques tropicales.

Además de la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de Cornell, otros colaboradores en el proyecto fueron la Universidad de Wageningen e Investigación de los Países Bajos, la Institución Carnegie para las Ciencias, la Universidad Estatal de Colorado, la Universidad de California en Santa Cruz y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

El apoyo provino de Cornell, la Fundación Nacional de Ciencias y el ORNL TES-SFA, patrocinado por el programa de Investigación Biológica y Ambiental de la Oficina de Ciencia del DOE.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por el DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia de la revista: Jiameng Lai, Linda M. J. Kooijmans, Wu Sun, Danica Lombardozzi, J. Elliott Campbell, Lianhong Gu, Yiqi Luo, Le Kuai, Ying Sun. Fotosíntesis terrestre inferida a partir de la absorción de sulfuro de carbonilo de las plantas. Naturaleza, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-08050-3

Citar esta página: MLA APA Chicago

DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge. "La absorción de CO2 de las plantas aumenta en casi un tercio en las nuevas estimaciones mundiales". CienciaDiaria. ScienceDaily, 21 de octubre de 2024. <www.sciencedaily.com/Lanzamientos/2024/10/241021145729.htm>.

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