Los árboles han dejado de respirar: por qué el bosque no puede seguir el ritmo de la sequía y el calor
El aumento de temperaturas y la desertificación estarían poniendo a la vegetación contra las cuerdas, mermando su proceso de fotorrespiración.15.600 millones de toneladas netas de CO₂, o las emisiones combinadas de las economías que más dióxido de carbono liberan a la atmósfera, China y EE.UU.
Esta es la cantidad de carbono que los bosques del mundo captan de la atmósfera. O al menos así sería, si no estuviera condicionada por otros factores como los incendios o la deforestación; 7.600 millones de toneladas sería la cifra que más se aproxima a la realidad.
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Los pulmones de la Tierra —salvando las distancias con los océanos— están enfermos. O, al menos, ese es su estado si se habla figuradamente. El calor y la sequía están mermando la capacidad de fotorrespiración —la facultad que tienen las plantas para inspirar CO₂ y expirar oxígeno— de los árboles. Los ejemplares de climas más cálidos y secos “tosen en lugar de respirar”, afirmaba Max Lloyd, profesor adjunto de investigación en geociencias de la Universidad Estatal de Pensilvania.
A finales de enero, este investigador publicaba un estudio junto a otros científicos en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), donde se descubrió que la variación en la abundancia de ciertos isótopos de una parte de la madera llamada grupos metoxilo sirve como trazador de la fotorrespiración en los árboles. Antes de este hallazgo, la única manera de medir la ruta metabólica era utilizando una planta viva o espécimen muerto bien conservados que mantuviera carbohidratos estructurales, lo que significaba que era casi imposible.
Pero incluso con este limitado método, ya se había detectado que la capacidad de los árboles para absorber CO₂ estaba siendo constreñida en algunos lugares del mundo. Un estudio en el que participaron el CSIC y CREAF, publicado en 2019 en la misma revista, ya daba cuenta de que el almacenamiento de carbono de los bosques terrestres se había reducido entre el 0,2 y el 0,3% anual en las últimas décadas.
Los científicos creen que la mayor parte del secuestro de carbono de los ecosistemas terrestres tiene lugar en las grandes superficies forestales del mundo. Y hay tres —en continentes distintos— que se llevan la palma.
Pero primero, ¿cómo funciona?
Lo primero que hay que saber sobre las plantas (y los árboles) es que no están simplemente aspirando CO₂ y haciendo que desaparezca. "El material sólido del árbol es carbono orgánico, y todo ese carbono se extrae del aire", explica Charles Harvey, profesor de ingeniería civil y medioambiental del MIT que estudia el almacenamiento de carbono en los bosques en un artículo de la prestigiosa institución en la que trabaja. Así, a medida que crece y va renovando ciclos fotosintéticos, las plantas van almacenando CO₂ en sus troncos y, en menor medida, en sus raíces, tallos y hojas.
Por eso son tan importantes los bosques; debido fundamentalmente a que albergan árboles de gran tamaño y con troncos enormes. De hecho, se estima que el 50% del tronco es carbono. "La diferencia entre los bosques y otros ecosistemas es que acumulan gran parte de ese carbono en la celulosa de la madera y en otros carbohidratos estructurales", afirma el Juan Antonio Oliet Pala, catedrático de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM).
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En algunos bosques, como la tundra canadiense, el suelo retiene más carbono que los árboles, pero en otros como los tropicales, el sustrato retiene relativamente poco carbono y los árboles almacenan más. Esto se debe a que algunos tipos de suelo, como los arcillosos, pueden retener una gran cantidad de carbono, mientras que los arenosos no pueden retener tanto carbono.
"Los suelos con más materia orgánica (trozos de madera, hojas en descomposición o criaturas muertas) pueden almacenar más carbono porque la materia orgánica se une fácilmente a las moléculas sueltas de carbono y la propia materia orgánica se almacena como carbono", señalan Calvin Norman y Melissa Kreye, profesores de universidad Penn State. Además, los suelos helados favorecen que los detritos de los árboles, fijados al suelo, sufran una lenta descomposición y almacenen carbono durante más tiempo.
La especulación fotosintética
Oliet, en conversación con ENCLAVE ODS, muestra su preocupación sobre cómo pueden responder los bosques a los efectos del cambio climático. De entrada, se especulaba que a medida que la atmósfera se llenaba de carbono, las plantas almacenarían más y más CO₂. Este proceso, conocido como fertilización por CO₂, vendría "como anillo al dedo" para una atmósfera cada vez más ahogada por los gases de efecto invernadero.
Y una investigación reciente, cuyos resultados fueron publicados en la revista Science Advances, refutaba esta teoría. Tomando como base diversos escenarios de incremento de CO₂ en la atmósfera, llegaba a la conclusión de que las plantas se adaptarían con el tiempo a la tendencia incremental, absorbiendo más carbono y expulsando oxígeno.
Se estima, basándose en las mediciones del puesto avanzado de Mauna Loa (Hawái), que las actividades humanas han aumentado el contenido de dióxido de carbono de la atmósfera en un 50% en menos de 200 años, de menos de 320 ppm en 1958 a unas 420 ppm en 2023.
Si bien los estudios más recientes apuntan hacia una dirección, un metanálisis de la Universidad de Stanford, que revisó 108 experimentos publicados anteriormente sobre los niveles de carbono en el suelo, el crecimiento de las plantas y las altas concentraciones de CO₂ en el aire, ya encontró en marzo de 2021, que a medida que aumentaba la concentración de carbono, las plantas almacenaban menos en el suelo.
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Y además, que sugieren estudios más recientes es que, en lugar de un aumento vertiginoso de la productividad de la fotorrespiración, "esa capacidad está bajando como consecuencia de las sequías y los incrementos de las temperaturas que están provocando aumentos en la demanda de transpiración de la atmósfera", afirma el catedrático de la UPM.
El impacto de la sequía
Estas condiciones climáticas están poniendo contra las cuerdas a los bosques. En algunos casos "está provocando mortalidades y en otros límites en el crecimiento de los bosques", sugiere Oliet. Esto es, al menos, lo que revela la ciencia más reciente.
Agua y fotosíntesis
Hay dos procesos que relacionan la fotosíntesis con el agua:
A nivel estomático, el carbono se absorbe de la atmósfera a cambio de agua, mientras que el carbono asimilado se fija en la madera a nivel cambial durante el crecimiento del árbol.
Durante el proceso de absorción de carbono en los estomas, los árboles pierden grandes cantidades de agua, contribuyendo aproximadamente al 60% de la evapotranspiración —pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa y pérdida de agua por transpiración de la vegetación— anual total a nivel de ecosistema.
Al mismo tiempo, a través del proceso de formación de la madera, los bosques capturan una cantidad sustancial de emisiones antropogénicas de carbono y sirven como uno de los principales reservorios terrestres de carbono.
Los eventos de sequía pueden tener varias repercusiones en la estructura anatómica de la madera en formación y afectar, como se constató en un episodio en el verano de 2003 en Europa central, a la productividad primaria neta de estos organismos. En aquel entonces, se redujo en un 30%, convirtiendo temporalmente algunos ecosistemas terrestres en fuente neta de carbono. Otras actividades estudiadas incluyen la sequía europea de 2018 y la sequía amazónica de 2015-2016.
Aunque algunas plantas pueden aclimatarse al cambio climático, minimizando el impacto del estrés térmico en la fotosíntesis y reduciendo las tasas de respiración oscura, este potencial de aclimatación podría verse superado por eventos de sequía más severos. Tras una sequía grave, la recuperación de las plantas suele retrasarse debido a la ralentización del crecimiento, las reducciones irreversibles de la conductividad hidráulica o el agotamiento de las reservas de carbono
Oliet recuerda que "los efectos son muy complejos y múltiples". La sequía, cuenta, también está provocando un mayor riesgo de incendios, que además de emitir CO₂ por la propia combustión de los árboles, libera el que estaba almacenado por los mismos.
El ciclo global del carbono
En el Amazonas, la cuenca del río Congo y el sudeste asiático se encuentran los bosques tropicales más grandes del mundo. De acuerdo con el World Resources Institute (WRI), mientras que el último se ha convertido en un emisor neto de carbono, debido a la "tala para plantaciones, los incendios incontrolados y el drenaje de los suelos de turba", los otros dos seguirían sirviendo como sumideros de carbono naturales.
Son una parte vital del ciclo de carbono global, aunque su contribución se mediría por la cantidad de organismos que alberga y no por su biodiversidad. Así lo reveló un equipo de investigadores en una publicación para la revista Nature, en la que participaron algunos científicos españoles. En algunas zonas, descubrieron que el secuestro de carbono ha variado mucho en los últimos años, algunos con mucha productividad vegetal (mucho secuestro) y otros con poca (poco secuestro).
En el trinomio de bosques tropicales se dieron cuenta, al contrario de lo que se creía con anterioridad, que las tasas más elevadas de secuestro de carbono se dan en regiones con biodiversidad intermedia, mientras que en lugares donde la biodiversidad es muy elevada, como ahora los trópicos, esta capacidad de secuestro de carbono es menor. Estos hallazgos apuntan que todavía es necesaria más investigación sobre como responderán los procesos forestales del ciclo de carbono a la sequía y al calentamiento global.