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¿Cómo influyen los bosques en el clima?

Por J. Julio Camarero (CSIC)*

Seguramente has apreciado alguna vez cómo el clima afecta a los bosques cuando, tras una sequía, una nevada, una helada o una fuerte ola de calor, algunas especies de árboles y arbustos pierden vigor, crecen menos o incluso mueren. Quizá vienen a tu memoria las fuertes olas de calor del verano del 2022, la tormenta de nieve Filomena al inicio del 2021 o las sequías de los años 1994-1995, 2005 y 2016-2017. Los árboles toleran unos márgenes limitados de temperatura y humedad del suelo y del aire, por lo que pueden morir si se superan esos umbrales vitales como consecuencia de fenómenos climáticos extremos. Pero podemos darle la vuelta a la pregunta y plantearnos si la interacción clima-bosque sucede en los dos sentidos: ¿pueden los bosques cambiar el clima? Pues bien: la respuesta a este interrogante es afirmativa. Sabemos que los bosques pueden modificar (amortiguar o amplificar) los efectos del clima sobre la biosfera y que esas modificaciones cambian según las escalas espaciales y temporales a las que se observe esta interacción.

Nimbosilva o bosque mesófilo de montaña en la Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Los árboles almacenan grandes cantidades de agua y de carbono en sus tejidos, sobre todo en la madera, y conducen y transpiran mucha agua hacia la atmósfera. Esto explica que se hayan observado caídas en el caudal de los ríos en respuesta a los aumentos de la cobertura forestal a nivel de cuenca. Existen datos de este proceso en el Pirineo donde, como en el resto de la península, se ha producido un abandono del uso tradicional del territorio (cultivos, pastos, bosques) desde los años 60 del siglo pasado, cuando la mayoría de la población española emigró a núcleos urbanos. Ese abandono ha favorecido la expansión de la vegetación leñosa y propiciado que bosques y matorrales ocupen más territorio y retengan más agua, la llamada ‘agua verde’, a costa de reducir el caudal de los ríos, la llamada ‘agua azul’.

Hayedo y río (Cataluña). / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Pero tampoco podemos ignorar que al aumentar las temperaturas la vegetación transpira más y se evapora más agua. Ese aumento de temperaturas incrementa también la demanda de agua por parte de grandes usuarios como la agricultura, a veces centrada en cultivos que requieren mucha agua, y esto contribuye a que los caudales de los ríos y el nivel freático de los acuíferos desciendan. Por tanto, a escalas locales se ha comprobado cómo la reforestación conduce a un menor caudal de los ríos. Sin embargo, la historia cambia bastante a escalas espaciales más grandes.

Según la teoría de la bomba biótica, los bosques condensan la humedad y con ello impulsan los vientos y por tanto la distribución de la humedad en el planeta. (1) Si talamos los bosques tropicales, el mecanismo de la bomba biótica se altera y las precipitaciones se trasladan a la costa y en zonas tropicales (2). Según esta teoría los bosques extensos y diversos permiten captar y generar precipitación tierra adentro, especialmente cerca de la costa (3). / Irene Cuesta (CSIC)

Bomba biótica y bosques tropicales

A escalas regionales y continentales, gracias a un mecanismo llamado bomba biótica, la evapotranspiración de los bosques aumenta los flujos de humedad atrayendo más aire húmedo. Esta teoría defiende que los bosques atraen más precipitaciones desde el océano, tierra adentro, mientras generen suficiente humedad a nivel local. Fueron Anastassia Makarieva y Víctor Gorshkov, del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo (Rusia), quienes propusieron la hipótesis de la bomba biótica en 2006. Además, sugerían reforestar algunas zonas para hacerlas más húmedas aumentando así la precipitación y el caudal de los ríos. La bomba biótica explica en gran medida la existencia de las elevadas precipitaciones y los grandes bosques en las cuencas tropicales más extensas, como las de los ríos Amazonas y Congo. Por tanto, nos alerta sobre la posible relación no lineal entre deforestación y desertificación ya que, según esta teoría, una región o un continente que cruzara un determinado umbral de deforestación podría pasar muy rápidamente de condiciones húmedas a secas.

Bosque nublado en Cundinamarca, Colombia. / Juan Felipe Ramírez (Pexels.com)

También se observan grandes diferencias en la relación clima-bosque entre los distintos biomas forestales. Los bosques tropicales pueden mitigar más el calentamiento climático mediante el enfriamiento por evaporación que los bosques templados o boreales. Además, los bosques templados tienen una gran capacidad de captar dióxido de carbono de la atmósfera, reduciendo en parte el calentamiento climático causado por el efecto invernadero. Sin embargo, si el calentamiento climático favorece la expansión de bosques boreales en las regiones árticas favoreciendo su crecimiento y reproducción, la pérdida de superficie helada disminuirá el albedo (el porcentaje de radiación solar que cualquier superficie refleja), ya que los bosques reflejan menos radiación que la nieve y, en consecuencia, aumentarán las temperaturas en esas regiones frías. Además, gran parte del carbono terrestre se almacena en suelos y turberas de zonas frías, que podrían liberarlo si aumentan las temperaturas, con el consiguiente impacto sobre el efecto invernadero, generando más calentamiento a escala global.

Nubes sobre bosque templado en el Bosque Nacional Tongass, Alaska. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

A nivel global, nuestro conocimiento de las interacciones entre atmósfera y biosfera proviene de modelos, pero nos faltan aún muchos datos para mejorar esas simulaciones y saber cómo interaccionan el clima y los bosques con los ciclos del carbono y del agua. Por ejemplo, no sabemos cómo los bosques boreales y tropicales responden a la sequía y al calentamiento climático en términos de crecimiento y retención de carbono. Necesitamos más investigación para mejorar esas predicciones en el contexto actual de calentamiento rápido.

Picogordo amarillo (‘Pheucticus chrysopeplus’) y bromelias bajo la lluvia, nimbosilva o bosque nuboso Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Todos los papeles que juegan los bosques como reguladores del clima a escalas locales, regionales y continentales, pueden verse comprometidos si la deforestación aumenta en algunas zonas, especialmente los bosques tropicales, o si extremos climáticos como las sequías reducen el crecimiento de los árboles y los hacen más vulnerables causando su muerte, como observamos en la cuenca Mediterránea y en bosques de todos los continentes.

Pinos rodenos o resineros (‘Pinus pinaster’) muertos en un bosque situado cerca de Miedes de Aragón (Zaragoza) tras la sequía de 2016-2017. En primer plano, las encinas (‘Quercus ilex’), árboles más bajos, apenas mostraron daños en sus copas. / Michele Colangelo

* J. Julio Camarero es investigador en el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) del CSIC.

**Ciencia para llevar agradece especialmente al fotógrafo Luis F. Rivera Lezama por su generosa colaboración con las imágenes que acompañan al texto.

Praderas marinas: su función en los ecosistemas y su futuro ante el calentamiento global

Por Julia Máñez Crespo (CSIC)*

Alguers, herbeis, praderas o sebaldales… son muchos los nombres que reciben las poblaciones de las diferentes especies de fanerógamas marinas; pero, ¿qué son y cómo se originaron? Las fanerógamas marinas son organismos fascinantes: todos sus géneros, excepto uno, pueden vivir completamente sumergidos en el agua de mar e incluso florecer y ser polinizadas, ya sea con el movimiento de las corrientes o con la ayuda de pequeños invertebrados, como por ejemplo los isópodos o “abejas” del mar. Son plantas superiores de estructura compleja constituidas por un sistema de raíces, rizoma y hojas y que, además, producen flores verdaderas.

Flor femenina, Cymodocea nodosa / L. G. Egea

Su origen se sitúa en un planeta Tierra aún habitado por dinosaurios, cuando estas plantas fueron capaces de colonizar el mar hace aproximadamente 100 millones de años y de adaptarse a unas condiciones mucho más adversas a las del medio terrestre. Por eso, hoy en día se contabilizan solo unas 60 especies diferentes alrededor del mundo, a excepción del continente Antártico, donde no hay. Uno de los atributos más característicos de estas plantas es la gran diversidad de flores y frutos entre todas las especies existentes.

La adaptación al medio marino ha tenido una influencia directa en la morfología y estructura de estas plantas, lo que ha condicionado su distribución geográfica y especiación. Al tratarse de organismos fotosintéticos, su mayor limitación es la luz, lo que restringe su área de distribución costera entre los 0 y los 50 metros de profundidad, y de ahí la importancia de sus hojas, las cuales se encargan de realizar la fotosíntesis. A diferencia de sus parientes terrestres, estas plantas marinas utilizan también sus hojas para captar la mayoría de los nutrientes y utilizan sus raíces principalmente como anclaje al sedimento. En algunas praderas como las de la especie Cymodocea nodosa se ha observado la capacidad de desarrollar un mayor o menor sistema radicular (raíces de una misma planta) en función de la profundidad y la exposición al oleaje al que están sometidas sus poblaciones.

Posidonia oceanica

Las ingenieras ecosistémicas del mar

Las fanerógamas marinas son también conocidas como ‘ingenieras ecosistémicas’, lo que quiere decir que su presencia en un ecosistema modula los flujos de energía y nutrientes y determina la presencia de otras especies en su ecosistema. Por un lado, contribuyen a la geomorfología litoral, es decir, a dar forma al sistema costero, ya que amortiguan el efecto de las olas y de las corrientes, lo que disminuye la energía con la que impactaran sobre la costa. Y favorecen la sedimentación de partículas, que influye en la transparencia de las aguas. Por otro lado son también llamadas ‘pulmones marinos’, ya que especies como Posidonia oceánica forman praderas capaces de producir hasta 20 litros de oxígeno por hectárea y día. Pero no solo eso, sino que además son capaces de captar el dióxido de carbono atmosférico que entra en el mar y utilizarlo para su propio crecimiento, lo que conlleva que las praderas sean grandes sumideros de este gas de efecto invernadero.

Además de su influencia en la regulación de los flujos de materia y energía, su presencia en los ecosistemas es de vital importancia en la preservación de la biodiversidad. Son el principal alimento para algunas tortugas marinas y para dugongos (único representante de su género y el único miembro superviviente de la familia Dugongidae); también para multitud de pequeños invertebrados y para algunas especies de peces. Al conformar una zona altamente productiva, atraen a organismos que a su vez serán presa para otros y ofrecen refugio entre sus hojas para aquellos en primeras fases de desarrollo, como las larvas de peces, gasterópodos o bivalvos.

Banco de salpas en pradera de Cymodocea nodosa / Mallorca Blue

A pesar de su singularidad e importancia y de aportar un sinfín de beneficios ecosistémicos, actualmente las praderas de estas plantas marinas se enfrentan a un gran número de adversidades que están ocasionando el aumento su estado de vulnerabilidad. Todas las problemáticas son consecuencia directa o indirecta de las actividades humanas. De manera directa, la mala gestión de las aguas residuales o la erosión ocasionada por las anclas de las embarcaciones daña las praderas, reduce su producción de oxígeno, y el hábitat disponible para la biodiversidad, y reintroduce el dióxido de carbono que estaba almacenando al sistema. De manera indirecta, la llegada de especies invasoras o la sobrepesca facilita la expansión de poblaciones de otros organismos en detrimento de las de fanerógamas marinas.

No obstante, el calentamiento global es una de las mayores amenazas a las que se enfrentan. Los resultados mostrados en el último informe del IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático) sobre los océanos prevén una alta probabilidad de olas de calor extremo: de mayor duración e intensidad, siendo las zonas costeras lugares donde estos episodios sucederán con mayor severidad. Y es en esas áreas costeras donde residen estas plantas marinas.

Pradera de Cymodocea nodosa / Mallorca Blue

Episodios de olas de calor sostenidas en el tiempo como las de este verano, que en el mes de noviembre parecía no irse en zonas del Mediterráneo y del Atlántico, han provocado fenómenos de blanqueamiento de las hojas en praderas de la cuenca mediterránea, lo que podría afectar a las respuestas fisiológicas de las plantas. Algunas de estas respuestas las estamos investigando.

Dada la importancia y el actual estado de vulnerabilidad de estos organismos es necesario continuar estudiando su comportamiento ante el nuevo paradigma climático así como reducir las amenazas a las que se enfrentan, a fin de mejorar las políticas de conservación de sus praderas e incrementar la restauración en las zonas más afectadas. Las praderas de fanerógamas marinas son lugares únicos en el mundo, anteriores a nuestra presencia en el planeta y con derecho a seguir en él como hasta ahora.

* Julia Máñez Crespo es investigadora postdoctoral en el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, UIB-CSIC), donde investiga el rol ecológico de las praderas de fanerógamas marinas así como los efectos ecológicos de la llegada de especies invasoras.

 

 

 

 

La importancia de los matojos

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Por J. M. Valderrama*

Las tierras áridas o secas no gozan de la misma buena imagen que las zonas boscosas. Su apariencia poco exuberante y aspecto un tanto desgastado las relega a un segundo plano en el imaginario colectivo. Sin embargo, prácticamente la mitad de la superficie terrestre (dos tercios del territorio de España) son tierras áridas. Es más, estos ecosistemas tienen un papel clave en el equilibrio global de carbono, siendo reservorios de extraordinario valor.

El rasgo esencial de la zona árida es el hecho de que la precipitación anual no alcanza a cubrir las pérdidas causadas por la evaporación superficial y la transpiración de las plantas. Al permanente déficit hídrico se le suma una distribución irregular de las lluvias, dando lugar a episodios recurrentes e impredecibles de sequías y diluvios torrenciales. Las tierras secas o áridas, que se clasifican en subtipos (subhúmedo seco, semiárido, árido e hiperárido), abarcan un gran rango de ecosistemas. Desde eriales y arbustos, hasta bosques xerofíticos (como acacias al borde del Sahara), pasando por sabanas y desiertos fríos y cálidos, que albergan algunas de las formas de vida más extremas del planeta.

Sierra del Cabo de Gata

Tupida cubierta vegetal de matojos (palmitos, espartales, etc.) en la Sierra del Cabo de Gata, Almería / J.M. Valderrama.

En estos amplios territorios viven 2.000 millones de personas y pasta la mitad de la ganadería mundial. Las especies vegetales y animales que conforman estos hábitats son producto de un proceso de adaptación a la errática y escasa disponibilidad de agua. En nuestro país, una de las expresiones más características de las zonas áridas son los matorrales, plantas de pequeño porte que prosperan en estepas, altiplanos y relieves con suelos de escaso espesor y muy pobres en materia orgánica.

Este paisaje de matojos (como vulgarmente se denominan) es en muchos casos el último bastión antes de llegar a la degradación absoluta: los desiertos. Su existencia es de vital importancia para proteger al suelo de la erosión, facilitar la redistribución del agua de lluvia y aumentar las tasas de infiltración. Además tienen un papel clave en el intercambio de carbono que se produce entre el suelo y la atmósfera. En lugares con vegetación abundante, la actividad fotosintética hace que se fije más carbono del que se emite. Sin embargo, en los drylands o tierras secas este balance está al límite. Los matojos evitan que se produzca una emisión mucho mayor de carbono a la atmósfera.

En algunas regiones, como es el caso de España, el hecho se agrava debido a que gran parte de las zonas áridas coinciden con sustratos calizos, especialmente ricos en carbono. En ellos, el agua diluye los sustratos haciendo que las emisiones de carbono sean enormes.

Los matorrales son el tipo de vegetación que gasta menos agua y en muchos casos no son sustituibles. Repoblaciones con especies inadecuadas pueden alterar el equilibrio hídrico y que el monte se seque. La desaparición de manantiales naturales debido a una tasa de consumo hídrico excesiva es un claro efecto de este tipo de repoblaciones.

Cuando las actividades humanas ponen en jaque estos ecosistemas, existen serios riesgos de que se desencadenen procesos de degradación que vayan minando la productividad del territorio. A este problema, en el que se combinan adversidades climáticas y un mal uso de los recursos, se le conoce como desertificación. Conocer la ecología de estas zonas, sus formas de vida y procesos que amenazan con degradarlos son los principales intereses de la Estación Experimental de Zonas Áridas del CSIC. Todo ello con el fin de contribuir al desarrollo de estrategias que mitiguen los procesos de desertificación activos y otras que prevengan la aparición de nuevos episodios.

Si específicamente nos fijamos en los ecosistemas mediterráneos, la importancia de que el suelo tenga matorrales es aún mayor. La razón es que en muchos de estos lugares caen entre 200 y 400 milímetros de lluvia al año. Esta es una cantidad insuficiente para tener una densa cubierta vegetal, pero lo bastante como para causar estragos. Ante este escenario la solución óptima es mantener la máxima cubierta vegetal posible, como son los matorrales, para hacer frente a la amenaza de la erosión hídrica, el mayor depredador de suelos fértiles.

*J. M. Valderrama trabaja en la Estación Experimental Zonas Áridas del CSIC y escribe en el blog Dando bandazos, en el que entremezcla literatura, ciencia y amor a la montaña.

¿Qué tiempo hace hoy en Marte?

JF Buenestado J Martín-TorresPor Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado (CSIC-UGR)*

Actualmente es posible contestar a esta pregunta cada mañana a través de REMS (Rover Environmental Monitoring Station), una estación meteorológica de diseño español que viaja a bordo del Curiosity. Este vehículo robótico recorre desde agosto de 2012 la superficie de Marte realizando diversos experimentos con el objetivo último de determinar si el planeta es habitable o lo fue algún día. De paso, sus investigaciones proporcionarán un mejor conocimiento de la historia, la dinámica, la geología y la meteorología y el clima de nuestro vecino.

Autorretrato del Curiosity

Autorretrato de Curiosity realizado a partir de diversas imágenes tomadas con la cámara de su brazo extensible. En total está equipado con 17 cámaras para diferentes usos científicos.

En estos dos últimos aspectos son en los que REMS juega un papel destacado. Cada hora, durante al menos cinco minutos, sus seis sensores miden, de forma autónoma y simultánea, la temperatura del aire y del suelo, la presión atmosférica, la velocidad y dirección del viento, la humedad relativa del aire y la radiación ultravioleta. Esta forma de medir es nueva con respecto a otros instrumentos meteorológicos enviados anteriormente a Marte y permite interrelacionar los diferentes parámetros así como obtener una perspectiva coherente de la evolución de su clima. Gracias a ello podemos conocer cómo se comporta la atmósfera de Marte durante un día, una estación o un año marciano, que dura 687 días terrestres.

Los análisis del Curiosity se ciñen a la zona en la que aterrizó: el cráter Gale, una gigantesca hondonada cercana al ecuador del planeta que se creó hace millones de años tras el impacto de un meteorito. A lo largo de su itinerario, el vehículo ha desvelado algunas peculiaridades meteorológicas de la zona, que, pese a situarse en la región más cálida de Marte, tiene un clima extremadamente frío, con temperaturas que rara vez superan los 0oC y que sufren oscilaciones diarias de hasta 80oC.

REMS ‘sólo’ es una estación meteorológica situada en un punto concreto de la superficie de todo un planeta, pero –a diferencia de otras estaciones anteriores– viaja a través de un terreno de enorme variabilidad topográfica. Esta peculiaridad ha permitido conocer mejor fenómenos como el intercambio entre el suelo y la atmósfera de la escasa cantidad de agua que hay en Marte, una cuestión especialmente importante a la hora de determinar la habitabilidad del planeta.

Brazo Curiosity

‘Brazo’ en el que se sitúan algunos sensores meteorológios del Curiosity.

Para conocer no sólo la meteorología en el cráter Gale, sino la climatología de Marte a escalas más amplias, no basta con los datos del instrumento. Es necesario apoyarse en modelos climáticos desarrollados gracias a nuestro conocimiento de las atmósferas de Marte y la Tierra –al fin y al cabo, los principios físicos que rigen la dinámica del clima terrestre son universales–. A partir de los datos recabados por REMS se pueden deducir características climatológicas más generales, e incluso ayudar a perfilar detalles para un estudio más preciso de la atmósfera terrestre. De tareas como esta se encarga, entre otros equipos, el Grupo de Ciencias Planetarias y Habitabilidad del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR), con sede en Granada.

Hoy, 26 de junio de 2014, un año marciano después de su llegada a Marte, estaba previsto que el Curiosity concluyera su misión, pero afortunadamente, debido a su éxito científico y tecnológico, la Agencia Espacial Norteamericana (NASA) ha decidido extenderla indefinidamente.

 

* Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado son integrantes del Grupo de Ciencias Planetarias y Habitabilidad del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR) y autores del libro La vida en el universo (CSIC-Catarata).