La selva tropical más caliente del mundo no se encuentra en el Amazonas ni en ningún otro lugar, sino dentro de Biosphere 2, la instalación de investigación científica experimental en el desierto en las afueras de Tucson, Arizona. Un estudio reciente de árboles tropicales plantados allí a principios de la década de 1990 reveló un resultado sorprendente: han resistido temperaturas más altas que las que probablemente experimentarán los bosques tropicales en este siglo.
El estudio se suma a un recuento creciente de descubrimientos que están dando a los científicos forestales algo que ha escaseado últimamente: la esperanza. Las plantas pueden tener recursos inesperados que podrían ayudarlas a sobrevivir y tal vez incluso prosperar, en un futuro más cálido y rico en carbono. Y aunque los bosques tropicales todavía enfrentan amenazas tanto humanas como naturales, algunos investigadores creen que los terribles informes de su inminente declive debido al cambio climático pueden haber sido exagerados.
“La biología es ingeniosa”, dice Scott Saleska, ecologista de la Universidad de Arizona en Tucson y codirector del estudio Biosphere 2. “Es mucho más ingenioso de lo que representan nuestros modelos”.
Los últimos años han sido testigos de una avalancha de informes alarmantes sobre los bosques y los efectos del cambio climático en ellos. Los científicos han anunciado que la selva amazónica ya no es un sumidero de carbono confiable; la selva amazónica puede estar acercándose a un punto de inflexión. Los bosques tropicales a nivel mundial ya están cerca de las temperaturas más altas que pueden tolerar y el cambio climático está acabando con los árboles viejos.
Una cosa es ciertamente cierta: nuestras emisiones de combustibles fósiles están creando un clima que los seres humanos nunca han visto y los árboles no han experimentado en mucho tiempo. «Estamos empujando a los bosques tropicales a temperaturas que nunca habían visto desde el Cretácico, desde que había dinosaurios», dice Abigail Swann, ecologista y científica climática de la Universidad de Washington en Seattle.
Pero predecir cómo responderán los árboles es una ardua tarea. Someter bosques enteros a una simulación experimental de un futuro más cálido es costoso y logísticamente abrumador. La mayoría de los científicos se han visto obligados a extrapolar experimentos a pequeña escala u observaciones de campo, a menudo utilizando modelos informáticos para proyectar a las próximas décadas.
Una instalación única
Biosphere 2 brindó una oportunidad única para poner un bosque de tamaño completo a la prueba climática. Aunque es más conocido por las tripulaciones de personas que fueron secuestradas en el interior entre 1991 y 1994, la instalación también alberga ecosistemas artificiales. Entre ellos se encuentra una selva tropical de aproximadamente 2023 metros cuadrados dentro de una estructura de vidrio en forma de pirámide cuyo vértice se eleva casi 100 pies (30 metros) sobre el suelo del desierto. Las copas de los árboles plantados allí a principios de la década de 1990 ahora empujan contra el techo.
Las temperaturas dentro de la estructura superan lo que se espera que experimente incluso el Amazonas, la selva tropical más caliente del mundo, en este siglo. En condiciones tan sofocantes, las plantas en estudios previos al aire libre casi han cerrado la fotosíntesis.
Biosphere 2 en Oracle, Arizona, tiene un bosque tropical en miniatura en el que los árboles crecen a 38 grados Celsius, a temperaturas más elevadas de lo que están acostumbrados.FOTOGRAFÍA DE JESSICA LEHRMAN, THE NEW YORK TIMES/REDUX
Los datos sobre el crecimiento de los árboles en diferentes condiciones ambientales se registraron a principios de la década del 2000 y se almacenaron en servidores y discos duros. La ecóloga Marielle Smith, investigadora postdoctoral de la Universidad Estatal de Michigan, observó en esos registros una extraña oportunidad de estudiar un bosque bajo un clima futuro.
Ella quería analizar los efectos de dos variables relacionadas: la temperatura y el vapor de déficit de presión, o VPD-en esencia, la diferencia entre la cantidad de agua que puede contener el aire y lo que nos depara en un lugar y tiempo determinados. Cuando el VPD es alto, las plantas pierden agua más rápido.
Normalmente, la VPD aumenta casi al mismo ritmo que la temperatura, porque el aire caliente puede retener más humedad. Pero en la Biosfera, los nebulizadores mantenían el aire húmedo, creando una rara combinación de altas temperaturas y bajos VPD. El nivel de CO2 se mantuvo estable en poco más de 400 partes por millón, solo un poco más alto que el aire exterior en ese momento.
Los árboles de la biósfera crecieron al mismo ritmo hasta que las temperaturas superaron los 100 grados Fahrenheit (38 grados Celsius), informaron Smith y sus colegas el mes pasado en Nature Plants. En los bosques naturales de Brasil y México, por otro lado, los investigadores observaron disminuciones en el crecimiento a partir de solo 82 grados F (28 grados C).
Smith y otros expertos dicen que el resultado da un golpe poderoso en contra de una hipótesis popular de por qué el calor alto detiene la fotosíntesis: la idea de que inhabilita directamente la maquinaria bioquímica que utilizan las plantas para convertir el dióxido de carbono en azúcares.
En cambio, las altas temperaturas parecen dañar las plantas indirectamente, al aumentar la VPD y, por lo tanto, la sequedad del aire. Las hojas de las plantas absorben dióxido de carbono a través de células foliares similares a la boca llamadas estomas, pero esas células también dejan salir agua: hasta 300 moléculas de agua por cada molécula de CO2 que entra. Cuando la VPD aumenta en respuesta a un aumento de temperatura, las plantas se cierran al agua que sustenta la vida, incluso si eso significa renunciar a la comida.
En nuestro mundo real, no solo aumentan las temperaturas: el dióxido de carbono también aumenta rápidamente. Eso puede ayudar a proteger a las plantas del calor, dice Smith: en el futuro caliente y con alto contenido de CO2 , los estomas pueden absorber dióxido de carbono y luego cerrarse de golpe para contener el agua.
“Es un resultado algo esperanzador, que no siempre es lo que vemos”, dice Laura Meredith, ecóloga de la Universidad de Arizona que dirige la investigación sobre la selva tropical de Biosphere 2, pero que no participó en el estudio. «Es alentador y esperanzador que los bosques tengan estrategias para ayudar a adaptarse y mantener la eficiencia».
Smith admite, sin embargo, que todavía hay «un gran si»: el experimento de la biosfera no incluyó un alto nivel de CO2, por lo que no se pudo probar que las plantas realmente lo usarán para conservar agua. “El jurado aún está deliberando si este mecanismo realmente podría suceder”, dice.
¿Más CO2? No es un problema
Los investigadores en Panamá están dando el siguiente paso, al probar si los altos niveles de dióxido de carbono realmente protegen a las plantas del calor. Hasta ahora, la respuesta parece ser un sí matizado.
El botánico Klaus Winter ha construido media docena de domos geodésicos en la estación de investigación del Smithsonian Tropical Research Institute cerca del Canal de Panamá. Las cúpulas de Winter son mucho más pequeñas que las de Biosphere 2 y solo contienen árboles pequeños, pero le dan control tanto del dióxido de carbono como de la temperatura. En un trabajo que ha presentado en reuniones pero aún no se ha publicado, ha descubierto que a temperaturas superiores a las que probablemente se observarán en este siglo, las plantas bien regadas y bañadas en dióxido de carbono crecen bien. El crecimiento de una especie, el árbol de madera de balsa, incluso se disparó.
En el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en Gamboa, Panamá, los árboles se cultivan en domos, donde se puede controlar la temperatura y la humedad. En ellos, los árboles que están bien regados y expuestos a una gran cantidad de CO2 prosperan a temperaturas superiores a las esperadas para este siglo.FOTOGRAFÍA DE LUIS ACOSTA, AFP/GETTY IMAGES
Aunque no es una prueba directa del mecanismo de Smith, el experimento confirma que algunos árboles pueden soportar altas temperaturas si reciben mucho CO2 y agua, dice Winter. «Son menos susceptibles de lo que pensaba».
Martijn Slot, colega de Winter, ha investigado una cuestión paralela: si las plantas pueden adaptarse a condiciones más cálidas. Cada planta tiene un rango de temperatura preferido, que los investigadores trazan utilizando dispositivos sensores de gas para medir la fotosíntesis a nivel de la hoja mientras aumentan el calor.
Slot descubrió que las plántulas que crecieron a 77 grados F (25 grados C) se fotosintetizaron de manera óptima. Pero cuando cultivó las mismas plantas a 95 grados F (35 grados C), ese punto óptimo cambió a alrededor de 86 grados F (30 grados C). La capacidad de las plantas para cambiar su fisiología interna es un ejemplo de «plasticidad», cada vez más vista como un baluarte botánico contra las condiciones cambiantes.
“Tratar las plantas como algo estático y rígido en su respuesta a las condiciones ambientales conduce a predicciones inexactas o probablemente erróneas”, dice Slot. “La plasticidad debe tenerse en cuenta” en modelos informáticos que buscan pronosticar el futuro del clima.
Sin embargo, otro indicio reciente de resiliencia oculta proviene del campo. Flavia Costa, del Instituto Nacional de Investigaciones Amazónicas en Manaus, Brasil, analizó 20 años de datos de parcelas de monitoreo de bosques brasileños. Incluían bosques de tierras bajas con fácil acceso al agua subterránea, lo que los hacía, como las plantas de Winter, que estén bien regadas. El equipo de Costa descubrió que esos bosques de «nivel freático poco profundo», que se estima que constituyen más de un tercio de toda la Amazonía, crecieron imperturbables y continuaron acumulando carbono a través de las severas sequías del 2005, 2010 y 2015.
Documentos anteriores habían hecho sonar las alarmas de que las sequías impulsadas por el clima y el crecimiento acelerado y las tasas de mortalidad estaban matando árboles y paralizando la capacidad de la selva amazónica para seguir sirviendo como sumidero de carbono. Si los bosques húmedos de la Amazonía son tan resistentes como los de las parcelas de investigación, «la pérdida de productividad [y] el aumento de la mortalidad probablemente se sobreestima», dice Costa.
Oliver Phillips, un científico ambiental de la Universidad de Leeds que dirige una de las principales redes de investigación del Amazonas, está de acuerdo en que los bosques húmedos y bajos parecen ser más resistentes a la sequía que otros. Pero sus estudios incluyen tales bosques y no está seguro de que al agregar más cambiaría drásticamente sus conclusiones. Él y Costa ahora están analizando conjuntamente los datos de sus parcelas para generar una representación más completa de los bosques amazónicos.
Salvedades y precauciones
Todos estos estudios vienen con aclaraciones.
Los bosques podrían enfrentar sequías futuras incluso más severas que las vistas hasta la fecha, lo que podría estresar incluso los bosques húmedos de tierras bajas que han resistido hasta ahora, dice Costa. Los estudios que simulan bosques, por otro lado, luchan por reproducir la asombrosa diversidad de los bosques tropicales reales, que podrían albergar árboles especialmente vulnerables y mecanismos de resiliencia aún no descubiertos, agrega. Solo el Amazonas contiene unas 16.000 especies de árboles, muchas más de las representadas en Biosphere 2, las cúpulas de Winter o de cualquier otro modelo informático.
Las plantas de Winter, además, siguen siendo jóvenes y él las ha mantenido bien regadas. Es posible que no les vaya igual de bien en las sequías, algo que Winter planea estudiar en sus cúpulas una vez que se levanten las restricciones del coronavirus.
Para Nate McDowell, una científica de la tierra en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en Richland, Washington, quien a principios de este año advirtió en Science que el cambio climático ya está reduciendo el crecimiento de los árboles y el almacenamiento de carbono, los resultados de Smith son «alentadores», pero una pregunta clave sigue sin respuesta: ¿Puede el dióxido de carbono elevado realmente ayudar a las plantas a lidiar con el aire más seco que enfrentarán en el futuro? “Esa es una gran pregunta científica”, dice McDowell, “una pregunta científica candente”.
E incluso si el alto CO2 mantiene vivas las plantas, pueden responder al calor haciéndose más cortas pero más resistentes, agrega Smith, lo que hace que los estudios de ella y de McDowell sean potencialmente complementarios en lugar de contrarios. De hecho, el bosque de la biosfera ha cambiado durante sus tres décadas, posiblemente debido a las condiciones extremas que ha enfrentado. Los árboles de la instalación que producen una sustancia química llamada isopreno, que parece ayudar a las plantas a realizar la fotosíntesis a altas temperaturas, sobrevivieron mejor que los que no lo hacen, un cambio cuyas implicaciones completas todavía se están resolviendo.
«Podríamos estar construyendo inadvertidamente una Amazonía más resistente», dice Smith, «pero una que no necesariamente podrá almacenar la misma cantidad de carbono».
