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La respuesta del bosque a la sequía: el papel de la biodiversidad de especies

Los árboles son hermosos complejos organismos adaptativos. Cuando los vemos inmóviles, profundamente arraigados al suelo e incapaces de moverse, podemos pensar que están indefensos ante cualquier cambio que ocurra en su entorno. En el caso de la sequía, los árboles han evolucionado para utilizar diferentes estrategias para afrontar el estrés hídrico. Sin embargo, las sequías intensas y repetidas pueden inducir cambios en la asignación de carbono, las tasas de regeneración y la mortalidad. Como la frecuencia y la intensidad de las sequías se espera que aumenten en muchas regiones debido al cambio climático, los científicos están tratando de cuantificar las respuestas de crecimiento a la sequía y proponer estrategias de adaptación. Lea más sobre lo que diferentes investigadores encontraron recientemente sobre este tema.


La respuesta del crecimiento a la sequía

El crecimiento es uno de los principales procesos afectados por la sequía. El crecimiento de los árboles también se puede reducir durante varios años después de un evento de sequía severa. La xilogénesis (la formación de madera) requiere una cierta temperatura y humedad del suelo para permitir la división celular, y se detiene cuando el potencial del agua es demasiado bajo. Como consecuencia, en algunas regiones los árboles muestran un patrón de crecimiento bimodal: dejan de crecer en invierno debido a la baja temperatura pero también durante parte del verano debido a las limitaciones de agua. Este es el caso, de algunas especies que crecen en un clima mediterráneo continental. Las sequías afectan a la formación de la madera a través de la reducción de las tasas fotosintéticas debido al cierre estomático, reduciendo la cantidad de carbohidratos disponibles para la construcción de nuevas células.

Muchas regiones ya han experimentado aumentos en la sequía y esto ha demostrado tener consecuencias negativas sobre los ecosistemas forestales. Se espera que la frecuencia y la intensidad de los episodios de sequía continúen intensificándose en el futuro, por lo que existe una gran necesidad de comprender mejor las respuestas de los árboles a la sequía.

Densidad de las masas y vulnerabilidad a la sequía

En un estudio reciente dirigido por Alessandra Bottero de la Universidad de Minnesota, los investigadores investigaron el papel de la densidad de la población de árboles en la respuesta a la sequía. Los datos de anillos de árboles usados ​​de parcelas forestales de largo plazo de dos especies de pino, pino ponderosa (Pinus ponderosa) y pino rojo americano (Pinus resinosa). Los experimentos se distribuyeron en diferentes áreas geográficas en los EE.UU. y cubrieron un gran gradiente de aridez. Cuantificaron las respuestas de crecimiento a nivel de la población para expresar tanto la resistencia como la resiliencia a la sequía en relación con la densidad relativa de la población de árboles, descubriendo que la reducción de densidades mejoraría tanto las respuestas de crecimiento a la sequía. Los árboles que crecen en poblaciones más densas fueron afectados más negativamente por la sequía y esto se ha demostrado en las tres áreas biogeográficas.

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Alessandra Bottero, ahora en WSL Birmensdorf (Suiza), dijo sobre sus resultados publicados en el Journal of Applied Ecology:

“En nuestro estudio, la vulnerabilidad a la sequía de diferentes tipos de bosques se redujo por la reducción de las densidades de la población de árboles, independientemente de la edad de la parcela. La amplia gama de condiciones climáticas representadas por los experimentos a largo plazo examinados en este estudio sugiere que nuestros resultados sobre los beneficios del adelgazamiento silvícola son aplicables a muchos ecosistemas forestales templados y subtropicales de coníferas “.

Tendencias de la resistencia y resistencia a la sequía en relación con la densidad del terreno (cuanto mayor sea la densidad, menor será la resistencia y los índices de resiliencia a la sequía). Modificado de Bottero et al. (2017).

Este estudio confirma una vez más que la vulnerabilidad de los bosques de coníferas monospecíficos al aumento de la sequía puede reducirse a través de las intervenciones de claras, que representan una estrategia de adaptación viable bajo el cambio climático. Los bosques que crecen en lugares áridos y semiáridos y en sus límites secos son particularmente vulnerables al cambio climático y, por lo tanto, pueden beneficiarse de los efectos de las claras selvícolas. Sin embargo, la relación entre la densidad de la población arbórea y la vulnerabilidad a la sequía en otros ecosistemas forestales merece una investigación más profunda.

Diversidad de especies y resistencia a la sequía

En los bosques de especies mixtas las cosas son un poco más complicadas. Por un lado, los bosques compuestos por muchas especies arbóreas suelen ser más productivos que los monocultivos. Por otro lado, los bosques de crecimiento más rápido pueden tener mayores tasas de evapotranspiración y esto puede inducir mayor estrés hídrico bajo condiciones de sequía. Por lo tanto, los estudios sobre bosques mixtos necesitan desentrañar el efecto de la composición de las especies (es decir, los efectos de mezcla) del efecto de la densidad del pie sobre la respuesta al crecimiento a la sequía.

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Un estudio que enfoca las respuestas a la sequía en bosques mixtos fue publicado recientemente por David Forrester (Universidad de Friburgo, Alemania, ahora en WSL Birmensdorf) y sus colegas en el marco del proyecto FunDivEUROPE de la UE. Ellos investigaron la respuesta a la sequía de 16 especies de árboles individuales en diferentes regiones de Europa y evaluaron si esto estaba relacionado con la diversidad de especies y la densidad de los lugares. Basándose en hallazgos previos que indican que la combinación de especies con características complementarias es más importante que simplemente aumentar la diversidad de especies para hacer frente a la sequía, sus resultados indican que las especies que crecen en mezcla no siempre están menos estresadas que las que crecen en monocultivo.

David Forrester dijo sobre sus resultados:

“Cuando se predice cómo una especie podría responder a la sequía, la riqueza de especies arbóreas no es útil. En su lugar, la identidad del resto de especies debe ser considerada. Sin embargo, la misma mezcla de especies en una región a veces puede responder de manera diferente en diferentes regiones “.

Aumento de la composición del isótopo de carbono (eje y) que indica un mayor nivel de estrés por sequía en los monocultivos y mezclas de dos especies en diferentes regiones europeas. Los ejes x muestran las especies que compiten en las mezclas y los puntos de datos muestran el nivel de estrés de sequía de cada especie objetivo. Círculos llenos: especies objetivo que crecen en monocultivo. Círculos abiertos: mezclas. Las líneas conectan puntos para una especie dada. En el interior de un país determinado, ninguna especie estaba más estresada que las otras especies, con la excepción de Q. petraea en Alemania y P. sylvestris en España. Tenga en cuenta que en Finlandia, todas las especies estaban menos estresadas en los monocultivos que en las mezclas. Figura y título modificado de Forrester et al (2016).

En general, este estudio demuestra que los efectos de la diversidad de especies sobre el estrés de la sequía en los árboles son difíciles de generalizar. La investigación de estos efectos a nivel de la identidad de la especie (es decir, diferentes combinaciones de especies) es más recomendable que hacerlo a nivel de riqueza de especies (es decir, abundancia de especies), porque diferentes mezclas responden de manera diferente dependiendo de la región. Si consideramos que diferentes procedencias de la misma especie pueden mostrar diferentes estrategias de adaptación para hacer frente a la sequía, la situación puede ser aún más compleja.

A menudo los estudios que reportan un resultado claro y nítido tienen un mayor impacto que otros que concluyen que sus resultados “dependen de…”. Sin embargo, creo que cuando los resultados de una investigación “dependen” de algo, también son resultados muy significativos. Deben estimularnos a pensar que los bosques son sistemas complejos cuyas propiedades y funcionamiento no pueden generalizarse fácilmente, pero depende…


Fuente:

Bottero A, D’Amato AW, Palik BJ, Bradford JB, Fraver S, Battaglia MA, Asherin LA (2017) Density-dependent vulnerability of forest ecosystems to drought. Journal of Applied Ecology. Doi: 10.1111/1365-2664.12847

Forrester DI, Bonal D, Dawud S, Gessler A, Granier A, Pollastrini M, Grossiord C (2016) Drought responses by individual tree species are not often correlated with tree species diversity in European forests. Journal of Applied Ecology 53:1725-1734. Doi: 10.1111/1365-2664.12745

Este artículo también se inspiró en un estudio reciente sobre la respuesta del crecimiento de árboles a las sequías, dirigido por el autor de la publicación:

Mina M, Martin-Benito D, Bugmann H, Cailleret M (2016) Forward modeling of tree-ring width improves simulation of forest growth responses to drought. Agricultural and Forest Meteorology 221:13-33. Doi: 10.1016/j.agrformet.2016.02.005


Foto principal: Los árboles se han adaptado a sobrivivir en condiciones de estres hídrico en el Desierto del Mojave. Foto tomada en Red Rock Canyon National Conservation Area. Autor: Rafal Chudy

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