¿Cómo puede un árbol “saber” que ha llegado el momento de sacar hojas? Un nuevo estudio publicado en Nature Communications propone una explicación general para uno de los grandes ritmos de la biosfera: el ciclo anual del verdor de la vegetación. Evidentemente, una planta no toma esa decisión de forma consciente, pero millones de años de evolución y su capacidad para responder al ambiente han favorecido estrategias que permiten mantener follaje cuando las hojas pueden ser realmente productivas.
Así, los autores plantean que las plantas ajustan su cantidad de follaje para aprovechar los periodos en los que la luz, la temperatura y la disponibilidad de agua permiten obtener un mayor beneficio fotosintético.
¿Cómo saben las plantas cuándo sacar hojas?
La pregunta puede parecer sencilla, pero la respuesta tradicional es bastante compleja. La aparición de nuevas hojas en primavera, su mantenimiento durante la estación favorable y su caída en otoño dependen de numerosos estímulos: temperatura, horas de luz, agua disponible, frío acumulado y características propias de cada especie.
El nuevo trabajo busca una regla más general. En lugar de intentar reproducir por separado todos los mecanismos que utiliza cada tipo de planta, parte de una idea de optimización ecológica: producir y mantener hojas tiene un coste, así que resulta ventajoso conservarlas cuando pueden captar suficiente luz y fijar suficiente carbono mediante la fotosíntesis.
Para investigar esto, han desarrollado un modelo que logra reproducir aproximadamente el 81% de las variaciones observadas en el fAPAR, una medida del verdor funcional de la vegetación obtenida mediante teledetección. Además, incorpora un desfase fenológico de entre unas dos semanas y tres meses, cuya duración varía con las condiciones de humedad.
Los investigadores llaman A0 a la producción potencial del dosel, es decir, cuánto carbono podría captar la vegetación si absorbiera toda la radiación fotosintéticamente activa disponible. El modelo propone que la cantidad de follaje sigue de cerca el ciclo estacional de esa productividad potencial, aunque con cierto retraso porque construir hojas requiere tiempo y recursos.
Esto es el resultado conjunto de respuestas fisiológicas, aclimatación y selección natural. Esta interpretación encaja, además, con algo que ya sabemos sobre la percepción del medio por parte de las plantas: aunque no tengan órganos sensoriales como los animales, pueden detectar y responder a cambios de luz, temperatura, agua y otras señales ambientales.
Qué es el fAPAR y cómo los satélites miden el “verdor” de la Tierra
Uno de los conceptos centrales del estudio es el fAPAR, siglas de fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation. Expresado de forma sencilla, indica qué fracción de la luz que las plantas pueden utilizar para hacer fotosíntesis es absorbida realmente por el dosel vegetal.
Cuando un bosque caducifolio está desnudo en invierno, su fAPAR es bajo. Cuando llega la estación de crecimiento y la copa se llena de hojas, aumenta. Por eso, esta variable permite seguir desde el espacio cuándo reverdece una región, cuándo alcanza su máximo desarrollo foliar y cuándo comienza a perderlo.
El estudio utilizó, entre otras observaciones, datos de MODIS y mediciones de torres de intercambio de carbono para comprobar si la productividad potencial y el follaje evolucionaban de manera sincronizada.
El análisis en 263 emplazamientos mostró una relación especialmente fuerte en ecosistemas estacionales de latitudes medias y altas, donde los contrastes entre invierno y verano son muy acusados. En zonas tropicales húmedas, donde las condiciones pueden permitir actividad vegetal durante buena parte del año, la estacionalidad es mucho menor. Y en regiones secas, por el contrario, la disponibilidad de agua añade una limitación importante. Esto explica por qué no existe un calendario universal para todas las plantas del planeta.
Por qué este modelo puede ayudar a entender el cambio climático
El momento en que aparecen las hojas, florecen las plantas o comienza su senescencia forma parte de la fenología. Estos calendarios naturales son sensibles al clima y pueden cambiar cuando se modifican la temperatura, las precipitaciones o la disponibilidad de agua.
Una primavera más cálida puede adelantar el inicio de la actividad en algunos ecosistemas, mientras que una sequía puede limitar el crecimiento aunque haya suficiente luz y temperatura. Del mismo modo, cambios en las condiciones de otoño pueden prolongar o acortar la temporada activa. Por eso, una temporada de crecimiento más larga no significa necesariamente una mayor captura de carbono en todos los lugares.
El interés del nuevo modelo es que intenta explicar estos cambios a partir de principios generales de disponibilidad de luz y productividad, en vez de depender únicamente de reglas empíricas distintas para cada tipo de vegetación. Los autores sostienen que este enfoque reproduce buena parte de los patrones globales observados y también ayuda a explicar el aumento reciente del verdor registrado por satélite.
Esto puede ser útil para mejorar los modelos que intentan predecir cómo responderá la vegetación al cambio climático. La vegetación controla una enorme parte del intercambio de carbono, agua y energía entre la superficie terrestre y la atmósfera, por lo que saber cuándo aparecen las hojas y cuánto tiempo permanecen activas no es un detalle menor: forma parte del funcionamiento del sistema climático.
En definitiva, las plantas no “saben” cuándo sacar hojas en el sentido humano de la palabra. Lo que hacen es responder a señales ambientales mediante mecanismos que, a escala evolutiva, han favorecido una estrategia muy eficiente: invertir en follaje cuando ese follaje tiene más posibilidades de devolver energía y carbono a la planta.
Fuentes: Nature Communications, Imperial College London y NASA.