Algunos bosques tropicales muestran una resiliencia sorprendente ante el aumento de las temperaturas

La selva más cálida del mundo no se encuentra en la Amazonia ni en cualquier otro lugar que cabría esperar, sino dentro de la Biosfera 2, el centro de investigación científica experimental en el desierto a las afueras de Tucson, Arizona. Un estudio reciente de árboles tropicales plantados allí a principios de los años noventa ha revelado un resultado sorprendente: han resistido a temperaturas superiores a las que probablemente soporten los bosques tropicales este siglo.

El estudio se suma a un creciente conjunto de hallazgos que dan a los expertos en bosques algo que últimamente ha brillado por su ausencia: esperanza. Las plantas podrían contar con recursos insospechados que las ayudarían a sobrevivir —y quizá a prosperar— en un futuro más cálido y con más carbono. Aunque los bosques tropicales todavía se enfrentan a amenazas tanto humanas como naturales, algunos investigadores creen que las noticias calamitosas sobre su declive inminente debido al cambio climático podrían ser exageradas.

«La biología es ingeniosa», afirma Scott Saleska, ecólogo de la Universidad de Arizona en Tucson y colíder del estudio de la Biosfera 2. «Es mucho más ingeniosa de lo que representan nuestros modelos».

En los últimos años ha llegado un torrente de informes alarmantes sobre los bosques y las repercusiones del cambio climático en ellos. Los científicos han anunciado que la selva amazónica ya no es un sumidero de carbono fiable; que la selva amazónica podría estar acercándose a un punto crítico; que los bosques tropicales del planeta están cerca de las temperaturas más altas que pueden tolerar y que el cambio climático está matando los árboles más viejos.

Hay algo seguro: nuestras emisiones de combustibles fósiles están creando un clima que los humanos nunca han visto y que los árboles no han vivido en mucho tiempo. «Estamos sometiendo a los bosques tropicales a temperaturas que no han vivido desde el Cretácico, desde que había dinosaurios», afirma Abigail Swann, ecóloga y climatóloga de la Universidad de Washington en Seattle.

Pero predecir cómo responderán los árboles no es tarea fácil. Someter bosques enteros a una simulación experimental de un futuro más cálido es costoso y logísticamente abrumador. Los científicos se han visto obligados a extrapolar a partir de experimentos a pequeña escala u observaciones sobre el terreno, utilizando modelos informáticos para crear proyecciones sobre las próximas décadas.

Unas instalaciones únicas

La Biosfera 2 ha ofrecido la rara oportunidad de someter un bosque entero a una prueba climática. Aunque se la conoce más por los grupos de personas que estuvieron aislados en su interior entre 1991 y 1994, también alberga ecosistemas artificiales. Entre ellas hay un bosque tropical de 2000 metros cuadrados dentro de una estructura piramidal de vidrio cuya cúspide se eleva a casi 30 metros sobre el suelo del desierto. Las copas de los árboles plantados allí a principios de los años noventa ya tocan el techo.

En el interior, las temperaturas exceden las que se prevé que experimente la Amazonia —la selva tropical más cálida del mundo— este siglo. En unas condiciones tan sofocantes, las plantas en estudios previos al aire libre casi paralizado la fotosíntesis.

A principios del siglo XXI, se tomaron datos sobre el crecimiento de los árboles en condiciones ambientales distintas y se almacenaron en servidores y discos duros. La ecóloga Marielle Smith, investigadora posdoctoral de la Universidad del Estado de Míchigan, vio en esos registros una oportunidad poco común de estudiar un bosque bajo un clima futuro.

Quería analizar los efectos de dos variables relacionadas: la temperatura y el déficit de presión de vapor (DPV), que básicamente es la diferencia entre la cantidad de agua que puede albergar el aire y la cantidad de aire que alberga en realidad en un lugar y un momento dados. Cuando el DPV es alto, las plantas pierden agua más deprisa.

Normalmente, el DPV aumenta casi de forma conjunta con la temperatura, ya que el aire caliente puede retener más humedad. Pero en la Biosfera, los aspersores mantenían el aire húmedo, creando una rara combinación de gran calor y DPV bajo. El nivel de CO₂ era estable, con poco más de 400 partes por millón, ligeramente superior al del aire exterior en aquella época.

Los árboles de la Biosfera crecieron al mismo ritmo hasta que las temperaturas alcanzaron 38 grados Celsius, según informaron Smith y sus colegas el mes pasado en Nature Plants. Por otra parte, en bosques naturales de Brasil y México, los investigadores observaron descensos del crecimiento a partir de solo 28 grados Celsius.

Smith y otros expertos sostienen que el resultado supone un revés para una hipótesis popular sobre por qué el calor extremo paraliza la fotosíntesis, la idea de que inutiliza la maquinaria bioquímica que utilizan las plantas para convertir dióxido de carbono en glucosa.

Más bien, las altas temperaturas parecen perjudicar a las plantas de forma indirecta al aumentar el DPV y, por consiguiente, la sequedad del aire. Las hojas de las plantas absorben dióxido de carbono a través de unas células llamadas estomas, pero estas células también dejan salir el agua. Por cada molécula de CO₂ que entra salen hasta 300 moléculas de agua. Cuando el DPV aumenta debido a un incremento de la temperatura, las plantas cierran los estomas para aferrarse al agua, aunque signifique renunciar al alimento.

En el mundo real, no solo están subiendo las temperaturas: el dióxido de carbono también está aumentando. Esto podría proteger a las plantas del calor, según indica Smith. En un futuro caluroso y con un nivel elevado de CO₂, los estomas podrían ser capaces de devorar dióxido de carbono y cerrarse para retener el agua.

«Es un resultado esperanzador, que no es lo que solemos ver. Es alentador y esperanzador que los bosques tengan estrategias para adaptarse y mantener su eficacia», afirma Laura Meredith, ecóloga de la Universidad de Arizona que dirige la investigación en la selva de la Biosfera 2, pero que no participó en el estudio.

Sin embargo, Smith admite que hay «una incógnita importante»: el experimento de la Biosfera no incluyó niveles elevados de CO₂, así que no ha podido demostrar que las plantas vayan a utilizarlo para conservar agua. «Aún se está deliberando si este mecanismo podría ocurrir en realidad», afirma.

¿Más CO2? No hay problema

Los investigadores de Panamá están dando el siguiente paso, comprobando si los niveles elevados de dióxido de carbono protegen a las plantas del calor. Por ahora, la respuesta parece ser un sí condicional.

El botánico Klaus Winter ha construido media docena de cúpulas geodésicas en el centro del Instituto de Investigación Tropical del Smithsonian, cerca del canal de Panamá. Las cúpulas invernales son mucho más pequeñas que las de la Biosfera 2 y solo contienen árboles pequeños, pero sí puede controlar tanto el dióxido de carbono como la temperatura. En un trabajo que ha presentado en conferencias pero que todavía no ha publicado, ha revelado que, a temperaturas superiores a las que probablemente vivamos este siglo, las plantas bien regadas y sumidas en dióxido de carbono crecían perfectamente. De hecho, el crecimiento de una especie, el árbol balsa, se disparó.

Aunque no es una prueba directa del mecanismo de Smith, el experimento confirma que algunos árboles pueden soportar temperaturas elevadas si tienen mucho CO₂ y agua, señala 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 temperaturas preferido, que los investigadores trazan utilizando dispositivos de detección de gas para medir la fotosíntesis al nivel foliar al mismo tiempo que suben el calor.

Slot descubrió que las plántulas cultivadas a 25 grados Celsius realizaban la fotosíntesis perfectamente. Pero cuando cultivó las mismas plantas a 35 grados Celsius, ese punto óptimo cambió a unos 30 grados Celsius. La capacidad de las plantas de cambiar su fisiología interna es un ejemplo de «plasticidad», que se considera cada vez más un baluarte botánico contra condiciones cambiantes.

«Tratar a las plantas como algo estático y rígido en lo que respecta a cómo reaccionan a las condiciones ambientales conduce a predicciones inexactas o probablemente incorrectas», señala Slot. «La plasticidad debería tenerse en cuenta» en modelos informáticos que pretenden pronosticar el futuro climático.

Con todo, ha llegado otra pista reciente de resiliencia oculta de estudios sobre el terreno. Flavia Costa, del Instituto Nacional para la Investigación Amazónica en Manaos, Brasil, analizó 20 años de datos de parcelas de seguimiento forestal del país. Incluían bosques de baja altitud con fácil acceso al agua subterránea, lo que significa que, al igual que las plantas de Winter, estaban bien regados. El equipo de Costa descubrió que esos bosques con «nivel freático poco profundo», que se estima que representan más de un tercio de la Amazonia, crecían sin alteraciones y siguieron absorbiendo carbono durante las duras sequías de 2005, 2010 y 2015.

Estudios anteriores habían alertado de que las sequías impulsadas por el clima y las tasas de mortalidad y de crecimiento aceleradas estaban matando árboles y paralizando la capacidad de los bosques amazónicos de actuar como sumideros de carbono. Si los bosques húmedos de la Amazonia son tan resilientes como los de las parcelas de investigación, «es probable que se sobrestimaran la pérdida de productividad [y] el aumento de la mortalidad», afirma Costa.

Oliver Phillips, científico ambiental de la Universidad de Leeds que dirige una de las principales redes de investigación amazónica, está de acuerdo en que los bosques húmedos de baja altitud parecen ser más resilientes que otros a la sequía. Pero sus estudios incluyen este tipo de bosques y no está seguro de si añadir más cambiaría drásticamente sus conclusiones. Costa y él están analizando los datos de las parcelas para generar una representación más completa de los bosques amazónicos.

Hay truco

Todos estos estudios tienen salvedades.

En el futuro, los bosques podrían afrontar sequías mucho más graves de las que hemos vivido hasta ahora, lo que podría estresar incluso a los bosques húmedos de baja altitud que han resistido hasta ahora, indica Costa. Por otra parte, añade que los estudios que simulan bosques tienen dificultades para reproducir la asombrosa diversidad de los bosques tropicales reales, que podrían albergar tanto árboles muy vulnerables como mecanismos de resiliencia no descubiertos. Se estima que la Amazonia contiene 16 000 especies de árboles, muchas más de las que están representadas en la Biosfera 2, en las cúpulas de Winter o en cualquier modelo informático.

Además, las plantas de Winter aún son plantones y los mantiene bien hidratados. Quizá no se desarrollen tan bien durante las sequías, algo que Winter quiere estudiar en sus cúpulas cuando se levanten las restricciones del coronavirus.

Para Nate McDowell, científico de la tierra en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste en Richland, Washington, que a principios de este año advirtió en Science de que el cambio climático ya está restringiendo el crecimiento arbóreo y el almacenamiento de carbono, los resultados de Smith son «alentadores», pero queda una incógnita sin responder: ¿puede el dióxido de carbono elevado ayudar a las plantas a afrontar el aire más seco que tendrán en el futuro? «Esa es una gran pregunta científica, una pregunta científica urgente», afirma McDowell.

Aunque los niveles elevados del CO₂ mantengan las plantas con vida, podrían reaccionar al calor creciendo más bajas, pero más duras, añade Smith, por lo que su estudio y el de McDowell podrían ser complementarios, no contradictorios. De hecho, el bosque de la Biosfera ha cambiado a lo largo de tres décadas, posiblemente debido a las condiciones extremas que ha afrontado. Los árboles de las instalaciones que producen una sustancia química denominada isopreno, que parece ayudar a las plantas a realizar la fotosíntesis con altas temperaturas, sobrevivían mejor que aquellos que no la producían, un cambio cuyas consecuencias aún están estudiándose.

«Podríamos estar construyendo involuntariamente una Amazonia más resiliente, pero una que quizá no almacene necesariamente la misma cantidad de carbono», afirma Smith.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.