El cambio climático y la mortalidad arbórea

Como todo organismo, los árboles tienen una longevidad finita que está determinada genéticamente. Existen especies muy longevas como el alerce (Fitzroya cupressoides), que puede vivir alrededor de 3.600 años, y otras que viven alrededor de 500 años como las del género Nothofagus. Ahora bien, pocas veces el ambiente en el que se desarrollan los árboles permite expresar esta longevidad. Limitaciones hídricas o nutricionales, competencia con otros árboles, y ocurrencia de plagas y enfermedades suelen acortar la longevidad potencial de un árbol.

En los últimos 20 años se han reportado mundialmente eventos masivos de mortalidad arbórea. Con mortalidad de coihue (Nothofagus dombeyi) en Bariloche, Argentina, y recientemente de Araucaria araucana en la novena región de Chile, Sudamérica no está exento de este problema. Entender las causas de este fenómeno masivo y reciente se ha convertido en una prioridad de la comunidad científica mundial y de los organismos públicos, pues importantes servicios ecosistémicos asociados al bosque podrían perderse. Uno de ellos es la provisión de oxígeno que todos los organismos aeróbicos requerimos para vivir. Los bosques son reconocidos pulmones del planeta, pues convierten nuestras emisiones de CO2 en biomasa vegetal y oxígeno. La mortalidad arbórea es así un fenómeno grave en términos de la salud del planeta, porque reduce el tamaño del gran pulmón mundial que representan los bosques.

¿Cuáles son las causas de la mortalidad arbórea? Se ha encontrado un alto grado de asociación entre la mortalidad arbórea y el reciente cambio climático antropogénico, en particular el aumento global de la temperatura del planeta y la mayor frecuencia e intensidad de sequías. Se reconocen tres mecanismos fundamentales y no excluyentes por los cuales el cambio climático causaría la mortalidad arbórea: la alteración del balance energético del árbol, la alteración del balance hídrico del árbol, y la mayor susceptibilidad a enfermedades y plagas.

La alteración del balance energético ocurre cuando la fotosíntesis es restringida debido al cierre estomático y el árbol debe vivir a expensas de sus reservas de carbono, hasta que estas se agotan, eventualmente conduciendo a la muerte por inanición de carbono. La alteración del balance hídrico sobreviene cuando el sistema vascular conductor de agua (xilema) experimenta presiones más negativas que las que es capaz de resistir, conduciría al colapso o disfunción hidráulica y la consecuente interrupción del transporte de agua y nutrientes. A su vez, el transporte de savia elaborada sería dañado por el colapso hidráulico. Finalmente, plagas de diferentes patógenos (hongos, virus, bacterias), e irrupciones de insectos son más frecuentes en árboles debilitados por la sequía. Se cree que los patógenos o insectos aparecen cuando el árbol ha alcanzado una condición irreversible, aunque no existe hasta el momento suficiente evidencia empírica respecto al orden con que estos factores podrían actuar.

Según un reciente análisis de los mecanismos de mortalidad en distintas especies de árboles (Adams et al. Nature Ecology and Evolution 1: 1285-1291, 2017), la disfunción hidráulica causa mortalidad arbórea cuando la conductividad hidráulica cae por debajo de un 60%. El estudio encuentra además que este mecanismo está presente en todas las especies estudiadas, incluyendo desde álamos hasta pinos. Por el contrario, la inanición de carbono ocurre preferentemente en las gimnospermas, donde coincide con la disfunción hidráulica. Estos resultados representan un gran avance científico no solo porque revelan la universalidad de un mecanismo fisiológico detrás de un patrón causado por el cambio climático, sino porque permitirán mejorar el modelamiento de proyecciones de vegetación a partir de la incorporación de umbrales de funcionamiento hidráulico. Es decir, conociendo el potencial hídrico (la presión negativa con la que el agua fluye dentro del árbol) que causa una pérdida del 60% de conductividad hidráulica en una cierta especie, se puede determinar el riesgo de experimentar colapso hidráulico en las condiciones naturales a la cual la especie está o estará expuesta. Por otro lado, el riesgo de mortalidad en las especies susceptibles a experimentar inanición de carbono, como las gimnospermas, podría inferirse a partir de la concentración de carbohidratos no estructurales o de atributos relacionados a ésta, como la proporción de parénquima xilemático en tejidos leñosos (Plavcová et al. American Journal of Botany 103: 1-10, 2016).

El conocimiento de los mecanismos causantes de mortalidad no sólo es fundamental para mejorar el poder predictivo de modelos de vegetación y flujos de carbono, sino también para delinear medidas efectivas de conservación y restauración. Genotipos con mayores concentraciones de reservas de carbono tendrán mayores oportunidades de no morir por inanición de carbono, mientras que genotipos con un sistema vascular resistente serán menos susceptibles a la disfunción hidráulica. Claramente, los avances en ciencia básica en esta materia son un pilar fundamental para la toma de decisiones sobre gestión de áreas protegidas, restauración de ecosistemas degradados, y producción forestal.

Fuente: CONICYT