En ambientes fríos y hostiles, la sequía puede beneficiar a los árboles al extender la temporada de crecimiento.

Fecha: mayo 22, 2023

Fuente: Universidad de California - Santa Bárbara

Resumen:

Las sequías pueden ser buenas para los árboles. Ciertos árboles, eso es. Contrariamente a lo esperado, a veces una sequía récord puede aumentar el crecimiento de los árboles. Por qué y dónde sucede esto es el tema de un nuevo artículo.

   

HISTORIA COMPLETA

Las sequías pueden ser buenas para los árboles. Ciertos árboles, eso es.

Contrariamente a lo esperado, a veces una sequía récord puede aumentar el crecimiento de los árboles. Por qué y dónde sucede esto es el tema de un nuevo artículo en Global Change Biology.

Un equipo de científicos dirigido por Joan Dudney en UC Santa Barbara examinó la respuesta a la sequía del pino de corteza blanca en peligro de extinción durante el siglo pasado. Descubrieron que en ambientes fríos y hostiles, a menudo en grandes altitudes y latitudes, la sequía en realidad puede beneficiar a los árboles al extender la temporada de crecimiento. Esta investigación proporciona información sobre dónde serán mayores las amenazas de la sequía extrema y cómo responderán las diferentes especies y ecosistemas al cambio climático.

Muchos factores pueden limitar el crecimiento de los árboles, incluida la temperatura, la luz solar y la disponibilidad de agua y nutrientes. El umbral entre los sistemas de energía limitada y los de agua resulta ser particularmente significativo. Los árboles que intentan crecer en temperaturas excesivamente frías, a menudo sistemas con energía limitada, pueden morir congelados. Por otro lado, muy poca agua también puede matar a un árbol, particularmente en sistemas con agua limitada. Con el tiempo, muchas especies de árboles se han adaptado a estas condiciones extremas, y sus respuestas son muy similares. A menudo reducen las actividades relacionadas con el crecimiento, incluida la fotosíntesis y la absorción de nutrientes, para protegerse hasta que mejore el clima.

"Curiosamente, la transición del crecimiento limitado de energía a agua puede producir respuestas altamente inesperadas", explicó Dudney, profesor asistente en la Escuela Bren de Ciencias Ambientales y Gestión y el Programa de Estudios Ambientales. "En ambientes fríos y con energía limitada, la sequía extrema puede aumentar el crecimiento y la productividad, incluso en California".

Dudney y sus colegas extrajeron 800 núcleos de árboles del pino de corteza blanca en Sierra Nevada, comparando los anillos de los árboles con los registros históricos de las condiciones climáticas. Estos datos climáticos abarcaron desde 1900 hasta 2018 e incluyeron tres sequías extremas: 1959-61, 1976-77 y 2012-15. Registraron dónde el crecimiento de los árboles y la temperatura mostraron una relación positiva, y donde la relación fue negativa.

Los autores encontraron un cambio pronunciado en el crecimiento durante los tiempos de sequía cuando la temperatura máxima promedio fue de aproximadamente 8.4 ° Celsius (47.1 ° Fahrenheit) entre octubre y mayo. Por encima de este umbral, la sequía extrema redujo el crecimiento y la fotosíntesis. Por debajo de esta temperatura, los árboles crecieron más en respuesta a la sequía.

"Básicamente, '¿cuánto dura la temporada de crecimiento?'" Dudney dijo. Los inviernos más fríos y la mayor capa de nieve a menudo conducen a temporadas de crecimiento más cortas que limitan el crecimiento de los árboles. Incluso durante una sequía extrema, muchos de los árboles que crecían en estos ambientes extremos no experimentaron un alto estrés hídrico. Esto sorprendió al equipo de científicos, muchos de los cuales habían observado y medido la mortalidad de árboles sin precedentes que se produjo en elevaciones ligeramente más bajas en Sierra Nevada.

Dudney tenía curiosidad por saber si la sequía afecta el crecimiento solo en el tronco principal o en todo el árbol. Sin más datos, las tendencias que vieron podrían ser el resultado de procesos dispares que responden a la sequía de manera diferente, explicó. Afortunadamente, el pino de corteza blanca conserva sus agujas durante aproximadamente ocho años. Esto proporcionó datos adicionales que podrían abordar esta pregunta.

Los investigadores cambiaron su atención de la dendrología a la química. Los átomos de un mismo elemento pueden tener diferentes pesos, o isótopos, gracias al número de neutrones que contienen. Varios aspectos del metabolismo de una planta pueden influir en la abundancia relativa de carbono-13 pesado y ligero, carbono-12 en tejidos como sus hojas y agujas. Estos cambios proporcionan una guía aproximada de la cantidad de estrés hídrico que experimentó un árbol durante la sequía. Esto fue una bendición para los investigadores, porque los datos isotópicos de las agujas de pino abarcaron años de sequía y no sequía.

El análisis del crecimiento de las agujas, los isótopos de carbono y nitrógeno reveló que todo el árbol se vio afectado por el umbral entre los sistemas limitados por agua y los sistemas limitados por energía. El crecimiento del tronco, el crecimiento de las agujas, la fotosíntesis y el ciclo de nutrientes respondieron en direcciones opuestas a la sequía por encima y por debajo del umbral entre los sistemas limitados por energía y agua.

El futuro del pino de corteza blanca es muy incierto. La especie, recientemente clasificada como amenazada bajo la Ley de Especies en Peligro de Extinción, enfrenta muchas amenazas, incluidas enfermedades, infestación de escarabajos de pino e impactos de regímenes de incendios alterados. Está claro a partir de esta investigación que la sequía y el calentamiento probablemente exacerbarán estas amenazas en las regiones con escasez de agua, pero el calentamiento puede ser beneficioso para el crecimiento en entornos con energía limitada. "Esta investigación puede ayudar a desarrollar estrategias de conservación más específicas", dijo Dudney, "para ayudar a restaurar esta especie de árbol históricamente extendida". De hecho, el rango del pino abarca una región diversa, que se extiende desde California hasta Columbia Británica, y al este hasta Wyoming.

Los hallazgos también tienen implicaciones más amplias. Aproximadamente el 21% de los bosques se consideran limitados energéticamente, y un porcentaje aún mayor puede clasificarse como limitado por agua. Por lo tanto, es probable que ocurran transiciones entre estos dos regímenes climáticos en todo el mundo. Además, la transición parece tener un efecto en el ciclo del nitrógeno. Los árboles en ambientes con escasez de agua parecían depender menos de los hongos simbióticos para obtener nitrógeno, que es crítico para el crecimiento de los árboles en ambientes hostiles y limitados de energía.

"Las sequías están llevando a una mortalidad generalizada de árboles en todo el mundo", dijo Dudney, "lo que puede acelerar el calentamiento global".

Descifrar las muchas formas en que los árboles responden a la sequía nos ayudará a predecir mejor dónde los ecosistemas son vulnerables al cambio climático y cómo desarrollar estrategias más específicas para proteger nuestros bosques.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por la Universidad de California - Santa Bárbara. Original escrito por Harrison Tasoff. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia de la revista:

Joan Dudney, Andrew M. Latimer, Phillip van Mantgem, Harold Zald, Claire E. Willing, Jonathan C. B. Nesmith, Jennifer Cribbs, Elizabeth Milano. El umbral de limitación de energía-agua explica las respuestas divergentes a la sequía en el crecimiento de los árboles, la longitud de la aguja y las proporciones de isótopos estables. Biología del Cambio Global, 2023; DOI: 10.1111/gcb.16740

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Universidad de California - Santa Bárbara. "La forma en que una sequía afecta a los árboles depende de lo que los ha estado frenando: en ambientes fríos y hostiles, la sequía puede beneficiar a los árboles al extender la temporada de crecimiento". ScienceDaily. ScienceDaily, 22 de mayo de 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230522145851.htm>.