Cuando las temperaturas se disparan, las secoyas de California ralentizan la fotosíntesis, según un nuevo estudio. Este hallazgo tiene implicaciones serias para la supervivencia a largo plazo de estos árboles icónicos en un mundo que se calienta, y para su papel en el almacenamiento de carbono de la atmósfera.
Los bosques de secoya de California (Sequoia sempervirens) son de entre los mayores almacenes de carbono por encima del suelo del planeta. Estos árboles imponentes son nativos del centro y norte de California, y evolucionaron para aprovechar el clima históricamente suave de la región. En las últimas décadas, su rango se ha contraído significativamente. Pero el cambio climático está amenazando la salud y la función de estos bosques.
La región ha registrado un calentamiento significativo en las últimas décadas, y enfrenta días de calor extremo más frecuentes, con temperaturas que superan los 100 grados Fahrenheit (37 grados Celsius). Ahora, en un nuevo estudio, publicado el 22 de septiembre en la revista JGR Biogeosciences, un equipo de investigadores ha mostrado que las célebres secoyas de California están batallando para realizar la fotosíntesis con el calor.
La fotosíntesis es el proceso que utilizan las plantas, las algas y algunas bacterias para convertir la luz solar en energía. Químicamente transforma el dióxido de carbono y el agua en azúcares y oxígeno.
“Estos árboles se adaptaron para crecer en entornos realmente templados, por lo que nadie había examinado realmente el impacto del calor en la fotosíntesis”, dijo la autora principal del estudio Lily Klinek, candidata doctoral en el Laboratorio de Óptica de Plantas de la Universidad de California, Davis, a Live Science.
Entre 2022 y 2024, Klinek y sus colegas midieron cómo respondían las hojas de las secoyas en el Garcia River Forest, en el condado de Mendocino, al calor. Una o dos veces al mes, los investigadores tomaron tres muestras diferentes de hojas de secoya de California y midieron su fluorescencia y su temperatura.
Las moléculas de una planta pueden usar la luz absorbida de tres maneras: para la fotosíntesis, disiparla como calor o reflejarla como luz (fluorescencia). La fluorescencia es una medición indirecta para entender la fotosíntesis en la planta, dijo Klinek.
Los investigadores envolvieron una cuarta hoja en papel aluminio durante 20 minutos para ponerla en un estado de “reposo” antes de realizar las mismas mediciones. “Cuando están en un estado de reposo, las exponemos a un pulso de luz que está en la longitud de onda que usarían para la fotosíntesis para ver cuál sería su tasa máxima de fotosíntesis”, dijo Klinek.
Descubrieron que en días calurosos, las hojas expuestas a la luz solar estaban hasta 18 grados Fahrenheit (10 grados Celsius) más cálidas que la temperatura del aire. “Eso es una diferencia enorme e indica que las hojas están estresadas hasta el punto de que no pueden regular adecuadamente su temperatura”, agregó Klinek.
Las hojas de muchas plantas gestionan su temperatura y la fotosíntesis abriendo o cerrando sus estomas, que son diminutos poros en su superficie. Estos estomas (del griego que significa boca) regulan la cantidad de dióxido de carbono que entra a la planta y cuánta cantidad de oxígeno y vapor de agua libera. Una menor entrada de dióxido de carbono conduce a una menor fotosíntesis, lo que significa que la planta tiene menos energía.
Las grandes diferencias entre la temperatura del aire y la temperatura de las hojas de las secoyas sugieren que las hojas cerraron sus estomas para evitar perder agua por evaporación durante condiciones de calor y, como consecuencia, se sobrecalentaron, dijo Klinek.
Para investigar más a fondo el impacto del calor en la fisiología de las hojas, los investigadores llevaron muestras de hojas de secoyas de California al laboratorio y las expusieron a una gama de temperaturas mientras estaban en agua. A pesar de tener acceso al agua, las hojas aún realizaron menos fotosíntesis a medida que se calentaban, aunque sus estomas estaban abiertos, dijo Klinek.
Esto demuestra que el calor impone limitaciones directas a la capacidad fotosintética de las secoyas, en lugar de disminuirla indirectamente al provocar el cierre de los estomas, escribieron los investigadores. El hallazgo indica que la capacidad de las secoyas para realizar la fotosíntesis y almacenar carbono disminuirá a medida que las temperaturas aumenten.
”No es solo el cierre de los estomas lo que provoca una reducción de la fotosíntesis,” dijo Lucy Rowland, ecóloga de la Universidad de Exeter en el Reino Unido que no participó en el estudio, a Live Science por correo electrónico. “Estos árboles ya están sufriendo los efectos directos del calor en sus sistemas fotosintéticos.”
Este hallazgo tiene serias implicaciones para el futuro de las secoyas y plantas semejantes. “Los puntos en los que este daño se vuelve irreversible siguen siendo realmente poco entendidos, pero es algo que es fundamental comprender si queremos predecir cómo va a afectar a las plantas nuestro clima futuro”, explicó.
El siguiente paso en la investigación de Klinek es ir más allá de la fisiología foliar para comprender estos umbrales en los árboles y sus ecosistemas en su conjunto.
“No estamos seguros en qué medida el efecto que observamos es una respuesta de estrés reversible y si están sufriendo daños por este estrés constante”, dijo. “Los investigadores necesitan más datos para ‘realmente tener una mejor idea, más allá de la escala foliar, de cómo estos ecosistemas están respondiendo al calor y a la sequía’, añadió.
