Un nuevo estudio muestra que los árboles tropicales gigantes llevan bien el agua hasta las ramas superiores

 (news.exeter.ac.uk)
1 puntos por GN⁺ 5 시간 전 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp
  • Un estudio liderado por University of Exeter y Cardiff University, publicado en Science, sostiene que los árboles tropicales Dipterocarp más altos del mundo transportan agua hasta sus ramas superiores ajustando su estructura interna de transporte
  • Las teorías anteriores planteaban que, a medida que aumenta la altura, crece la carga del transporte de agua, lo que eleva los límites de crecimiento y la vulnerabilidad a la sequía; pero este estudio muestra que esa carga se “compensa por completo”
  • Al estudiar árboles Dipterocarp de 7 a 71 m de altura en Malaysian Borneo, se observó que, cuanto más grandes eran los árboles, más cambiaban las características de los conductos que transportan agua y de las hojas en función de la altura
  • El equipo también midió las tasas de crecimiento del tronco antes, durante y después de la fuerte sequía de El Niño de 2023-2024, y no encontró evidencia de que los árboles altos fueran más vulnerables que los Dipterocarp pequeños
  • Como el 1% de los árboles más grandes almacena más de la mitad del carbono sobre el suelo del bosque, algunos modelos de impacto del cambio climático que asumen sistemas hidráulicos débiles en los árboles altos podrían necesitar una revisión

Refutación de la hipótesis de que la altura limita el transporte de agua

  • Un nuevo estudio sostiene que los árboles tropicales más grandes del mundo no tienen grandes problemas para llevar agua hasta sus ramas superiores
  • Las teorías anteriores preveían que, a medida que los árboles crecen, se vuelve más difícil transportar agua desde las raíces hasta las hojas, lo que aumenta los límites de crecimiento y la vulnerabilidad a la sequía
  • Según el análisis, los Dipterocarp gigantes ajustan su estructura interna de transporte de agua para compensar por completo la carga que implica la altura
  • La altura del árbol por sí sola no hizo que el sistema de transporte de agua fuera más vulnerable a la sequía que el de árboles más pequeños, y tampoco se observaron pérdidas de crecimiento relacionadas con la altura durante una sequía severa

Estructura de transporte de agua y adaptación de los Dipterocarp

  • Las especies Dipterocarp son los árboles con flores más grandes del mundo y dominan las selvas tropicales de Asia
  • Los árboles transportan agua a través de muchos conductos delgados y huecos, y generan baja presión en la copa para tirar del agua hacia arriba
  • Estos conductos están adaptados para mantener el agua en estado líquido incluso bajo las presiones extremadamente bajas necesarias para moverla hasta la copa de árboles de más de 80 m
  • El sistema hidráulico de los Dipterocarp muy altos había evolucionado en función de la altura del árbol, y no mostró sufrir daños mayores que los Dipterocarp pequeños bajo las mismas condiciones de sequía

Mediciones de campo en Malaysian Borneo

  • El equipo investigó árboles Dipterocarp de entre 7 y 71 m de altura en Malaysian Borneo
  • Al medir diversos rasgos en varias partes de cada árbol, comprobaron cómo los árboles altos compensan su altura
    • Los conductos que transportan agua cerca del suelo se vuelven más anchos
    • Las hojas se adaptan para soportar un mayor estrés hídrico antes de marchitarse
  • También midieron las tasas de crecimiento del tronco antes, durante y después de la fuerte sequía de El Niño de 2023-2024

Impacto en el almacenamiento de carbono y en los modelos de cambio climático

  • El 1% de los árboles más grandes almacena más de la mitad del carbono sobre el suelo del bosque
  • Algunas predicciones existentes asumen que los sistemas hidráulicos de los árboles altos son débiles y que, por lo tanto, tienen mayor riesgo de morir por sequía
  • Esa premisa está incluida en algunos modelos de impacto del cambio climático
  • Estos resultados muestran que esa premisa podría no ser correcta, y que se necesitan más estudios sobre los sistemas hidráulicos y la resiliencia a la sequía de otros árboles altos

Participación en la investigación e información del artículo

  • La coautora Palasiah Jotan explica que los Dipterocarp dominan las selvas tropicales de Malaysian Borneo y son centrales para la ecología y la biodiversidad locales
  • Señala que espera que el hallazgo de que incluso los Dipterocarp más altos son hidráulicamente resilientes frente a la sequía refuerce los argumentos para proteger estos bosques en un clima cambiante
  • El equipo de investigación incluyó al Sabah Forestry Department, el UK Centre for Ecology & Hydrology, la University of Aberdeen e instituciones de Chequia, Alemania, España, Brasil y Estados Unidos
  • La investigación recibió apoyo del Natural Environment Research Council
  • El título del artículo es “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.”

Lecturas relacionadas

1 comentarios

 
GN⁺ 5 시간 전
Comentarios en Hacker News

  • Esta frase parece describir el fenómeno de forma bastante reducida. Aquí la presión ultrabaja en realidad es una presión negativa de varios bar, y la dificultad clave para mantener el agua en estado líquido está en evitar la cavitación
    Conocí la física de los árboles en el examen de ingreso de la École Polytechnique y todavía se me quedó grabada: http://alainrobichon.free.fr/Concours/X_PC_PH1_01.pdf
    Hasta donde sé, los estudiantes todavía resuelven esta obra maestra como ejercicio de práctica, incluso 25 años después

    • Yo también pasé por el concours, pero ya estoy bastante oxidado, así que si es posible me gustaría ver también la resolución. También vale la pena este video de Veritasium sobre el tema: https://youtu.be/BickMFHAZR0

  • A veces cultivo marihuana y chiles, y cuando ya te familiarizas bastante con ello te das cuenta de que las plantas son mucho más flexibles de lo que uno imagina. Así que este artículo no me sorprende mucho
    Las plantas al final hacen lo que necesitan hacer. Me ha pasado que al darles mucho CO2 o aumentar los nutrientes terminé creando una situación y hasta un ecosistema de insectos completamente nuevos
    Me parece tan fascinante que la verdad hasta me dan ganas de vivir así. Soy informático, pero ahora extraño la ciencia de las plantas
    Si te interesa, recomiendo muchísimo las estrategias de defoliación y los métodos de entrenamiento de bajo estrés. Las plantas no son seres tontos, los resultados que se pueden obtener son sorprendentes y la ciencia sobre la naturaleza de las plantas se vuelve cada día más profunda

    • Estoy estudiando una licenciatura en horticultura a tiempo parcial en una universidad a distancia, y si te interesa más cultivar plantas que otra cosa, probablemente te encaje mejor la horticultura que la botánica. Si te interesa más entender cómo funcionan las plantas, entonces la botánica será mejor, pero en una carrera de horticultura igual terminas aprendiendo mucha botánica
    • Viendo cómo una buena parte del software está siendo absorbida, me está interesando cada vez más la biología. Parece una de las últimas fronteras donde todavía se puede abrir camino y generar grandes beneficios, y la IA también parece encajar muy bien para entender la biología
    • Al parecer también existe un campo llamado botánica computacional que modela plantas virtuales
    • También valdría la pena considerar la biología computacional. Siempre están buscando gente, y Knuth dijo hace tiempo que en biología todavía hay muchísimos problemas abiertos y útiles por resolver
    • Al ver que las hojas de árboles gigantes no están secas, a cualquiera debería parecerle que esto no es tan sorprendente

  • En realidad esto contradice investigaciones y mediciones previas sobre árboles grandes. Este artículo parece haber observado solo hasta unos 80 m, y también está el hecho de que en todo el mundo hay exactamente 0 árboles de más de 130 m [1]
    Los capilares anchos en la base que menciona el artículo no parecen ser relevantes
    [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...

    • Tampoco tiene mucho sentido de forma intuitiva. Uno piensa: ¿dónde están los árboles de 500 m en la selva tropical? Aun así, podría ser una excelente meta para la biología molecular y la ingeniería genética
      Antes de empezar a editar la línea germinal humana, nuestra civilización debería volverse mucho más competente con ese tipo de tecnología y, al final, seguro que algún día va a querer editar la línea germinal humana. Por ahora hemos mostrado mucha contención, pero no sé cuánto durará. De todos modos, un árbol de 1,000 m sería realmente genial
    • ¿No podrían ser ciertas ambas cosas? Puede que el transporte de agua no sea el factor limitante, sino alguna otra cosa

  • Kurzgesagt tiene dos videos sobre árboles y sobre este tipo de preguntas
    https://m.youtube.com/watch?v=ZSch_NgZpQs
    https://m.youtube.com/watch?v=pHJIhxZEoxg

  • Desde el principio no esperaría que hubiera ningún problema. Solo parece un problema si uno imagina ingenuamente que dentro del árbol hay tubos abiertos continuos de arriba abajo
    Un relevo de cubetas de agua funciona igual si sube 10 pisos o 100. Lo mismo pasa con un sistema que abre y cierra válvulas
    Bombear agua desde la cubeta de un piso de un edificio a la del siguiente es fácil, y luego basta repetirlo en el piso siguiente. Como no hay una columna de agua conectada, la presión de los muchos pisos superiores no influye

  • El árbol más grande registrado también es descartado, entre otras razones, porque superaría el límite teórico: https://en.wikipedia.org/wiki/Nooksack_Giant
    Da pena que este árbol, junto con casi todos los enormes Douglas-fir, haya sido talado

    • La barbarie humana no es nada nuevo
      En el letrero informativo decía que el árbol Nooksack produjo 96,345 board feet de madera de “la más alta calidad”
      The New York Times, en su edición del 7 de marzo de 1897, calificó este árbol como “el abeto más majestuoso que han visto los ojos humanos”, y llamó a su destrucción “una historia realmente lamentable” y un “crimen”
      El 28 de febrero de 1897, The Morning Times afirmó que si esa madera se aserraba en tiras de 1 pulgada de ancho, llegaría “desde Whatcom hasta China”
    • Existe la idea de que el musgo de los árboles del bosque templado lluvioso permite que el árbol extraiga agua desde las ramas y no desde el suelo, aumentando así la altura máxima
      Durante un tiempo hubo gente que saqueaba este tipo de musgo, lo cual fue un problema porque el musgo crece apenas unas cuantas pulgadas al año
    • Hace unas semanas fui a ver este hermoso árbol[1]. No mide 400 ft, pero supera la mitad de eso y la circunferencia de su base pasa de 13 ft
      Es una suerte que todavía queden algunos grandes Douglas Fir, Sitka Spruce y Western Red Cedar en la isla de Vancouver
      [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Lonely_Doug

  • «Los árboles gigantes no tienen problema para llevar agua hasta las ramas de la copa», pero puede ser porque en realidad no la están bombeando

    • Entonces, ¿cómo debería llamarse?

  • Por otro lado, muchos árboles gigantes obtienen agua del aire por medio de la niebla
    La condensación de la niebla costera representa una parte importante de las necesidades hídricas del árbol[23]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens#Fog_and_f...
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens

    • De forma similar, sigue sorprendiéndome que todos los árboles estén hechos de aire, o más precisamente del carbono que hay en él. Antes se pensaba que la biomasa venía de la tierra, pero la realidad es más interesante
    • La Sequoia sigue estando limitada en altura por la gravedad, probablemente por la presión capilar [1]
      Si hubiera evolucionado con una estructura segmentada, probablemente podría crecer más
      [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...
    • También existe la teoría de que el musgo de estos árboles no es simplemente epífito, sino una simbiosis mutualista. El musgo retiene humedad y el árbol podría acceder a esa humedad

  • Todavía todo el mundo está subestimando el agua estructurada
    Admito que es algo controvertido y que fuera del laboratorio de Gerald Pollack en la University of Washington solo unos pocos laboratorios lo han reproducido, pero hay fundamentos sólidos para pensar que podría desempeñar un papel en transportar agua y savia hasta la copa de los árboles. Al menos participa en el movimiento inducido en tubos hidrofílicos cuando hay suficiente energía radiativa ambiental, es decir, ultravioleta/infrarroja
    Artículos relacionados:
    “Exclusion-zone water inside and outside of plant xylem vessels.” 2024 Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-024-62983-3
    “Surface-induced flow: a natural microscopic engine using infrared energy as fuel.” 202 Science Advances. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba0941
    “Long-range forces extending from polymer-gel surfaces.” 2003 Phys. Rev. E. https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.68.031408
    Sitio de Pollack: https://www.pollacklab.org/
    Críticas a la teoría de Pollack:
    Schurr, J.M. (2013). Phenomena associated with gel–water interfaces: analyses and alternatives to the long-range ordered water hypothesis. J. Phys. Chem. B, 117(25), 7653–7674. https://doi.org/10.1021/jp302589y
    Elton, D.C., Spencer, P.D., Riches, J.D. & Williams, E.D. (2020). Exclusion zone phenomena in water — a critical review of experimental findings and theories. Int. J. Mol. Sci., 21(14), 5041. https://doi.org/10.3390/ijms21145041
    Elton, D.C. & Spencer, P.D. (2021). Pathological water science — four examples and what they have in common. In Water in Biomechanical and Related Systems (Biologically-Inspired Systems, vol. 17), pp. 155–170. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67227-0_8 (preprint: https://arxiv.org/abs/2010.07287)

    • Lamento no haberlo guardado, pero hace muchísimo tiempo hubo un hilo realmente gracioso en Usenet sci.physics. Trataba de cómo, una vez que se acumulan suficientes pruebas en contra de algo o contradice un consenso aceptado, se prohíbe seguir investigándolo y ya no se permite nueva evidencia
      El hilo proponía enumerar cosas así, y la lista creció hasta llegar a cientos de elementos. Aunque había muchas entradas mucho más absurdas, la gente no podía evitar enojarse al ver sus palabras gatillo
      Esto podría ir en la entrada de la homeopatía

  • No entiendo por qué se cree que un árbol no puede subir agua más allá de cierto límite. Lo único que hace falta es un sistema de válvulas, y las plantas ya tienen algo así para otros fines. No tiene sentido que estén limitados por la forma en que literalmente succionan el agua. Si así fuera, ya deberían atascarse a alturas que la mayoría de los árboles supera con facilidad
    Más bien parece que los árboles simplemente ya no crecen tanto. Incluso árboles comunes como los abetos parecería que podrían llegar a 100 m, pero simplemente no suelen hacerlo
    Una posibilidad es el agotamiento de nutrientes. Pero personalmente creo que la causa es la ausencia de elefantes. Los elefantes habrían seguido dañando los árboles jóvenes, y solo unos pocos, por suerte, habrían sobrevivido hasta crecer de forma gigantesca. Tal vez los redwood sean producto de que los pueblos originarios eliminaran los árboles jóvenes y dejaran los viejos

    • Lo de “lo único que hace falta es un sistema de válvulas” funcionaría, pero no parece ser cómo ocurre en realidad. Según este video de Veritasium, se debe a la presión negativa, o sea, la tensión
      https://www.youtube.com/watch?v=BickMFHAZR0
      Lo recomiendo. Creo que es uno de los mejores videos de Veritasium que ha hecho Derek
    • ¿La concentración de CO2 de 250 ppm en la atmósfera antes del inicio de la Revolución Industrial no era un mínimo histórico en términos geológicos?
      Los bosques altos y antiguos más recientes también resistieron bien en una Tierra más fría, así que quizá no esté especialmente relacionado
      Aun así, es fácil imaginar que una Tierra más cálida, húmeda y con más CO2 atmosférico habría favorecido el crecimiento de árboles más altos
      Por otro lado, este no es mi campo de especialidad, así que puede que realmente no sepa de qué estoy hablando