Sobre el artículo
Es posible que las plantas tropicales sean particularmente vulnerables a las altas temperaturas asociadas con el cambio climático porque han evolucionado bajo condiciones relativamente estables y no estacionales. La investigación de la vulnerabilidad de las plantas tropicales a las altas temperaturas es un gran reto, especialmente en las tierras bajas, donde simplemente no hay una analogía del clima más caluroso del futuro, y donde los experimentos de calentamiento artificial son caros y difíciles de lograr.
Una vez superados estos problemas, usamos un gradiente térmico en las tierras bajas de la Amazonía formado por un río natural geotérmico – el Río Hirviente – para estudiar los efectos de diferentes temperaturas sobre las plantas que crecen a lo largo del gradiente térmico. El vapor de agua que emana del Río Hirviente puede alcanzar hasta 98 °C en el pozo más caliente, calentando el aire en el bosque ripario al lado del río y creando una diferencia en la temperatura media anual de 4 °C y una diferencia en la temperatura máxima de 11 °C dentro de solamente 0.5 km de distancia! En otras palabras, el Río Hirviente actúa como un ‘experimento natural’ para investigar cómo las plantas responden in situ a altas temperaturas que actualmente no son observadas en otras partes húmedas de la Amazonía.
Con este experimento, estudiamos cómo la fisiología de las plantas que crecen a lo largo del río se aclimatan a diferentes temperaturas de crecimiento. Si consideramos la velocidad del cambio climático antropogénico, especies de larga vida y que tienen un largo tiempo de generación como la mayoría de las especies leñosas tendrán que depender principalmente de sus habilidades de aclimatarse (i.e., a través de plasticidad fenotípica) en vez de adaptarse a temperaturas más altas, lo cual el Río Hirviente nos permite a estudiar.
Sobre la investigación
En este estudio, observamos cómo la fisiología de las plantas se aclimata a lo largo del gradiente térmico y también entre temporadas. Los objetivos de la comparación temporal eran descubrir si las plantas se aclimatan a corto plazo (i.e., intra-anual), si la magnitud de su aclimatación depende de la diferencia temporal de temperatura (la cual es más grande en las partes más calurosas del gradiente térmico), y finalmente inferir las relaciones entre las temperaturas foliares y las del aire. Específicamente, observamos la tolerancia térmica de la fotosíntesis – la temperatura foliar que causa daños permanentes al mecanismo fotosintético – en seis especies de plantas leñosas y comunes a lo largo del gradiente térmico. Nuestro estudio es uno de los pocos que miden la tolerancia térmica de la fotosíntesis en las plantas tropicales y el primero que investiga la aclimatación de la tolerancia térmica en la parte húmeda de la Amazonía.
Nosotros encontramos que tres de las seis especies muestreadas se aclimataron entre temporadas al aumentar sus tolerancias térmicas al final de la temporada más calurosa y seca. Para otro grupo de tres especies, encontramos que había una mayor tasa de aclimatación entre temporadas en los micrositios donde había una mayor diferencia temporal de temperatura. Es decir, entre más aumenta la temperatura entre temporadas, es mayor el aumento de la tolerancia térmica para estas tres especies, lo cual sugiere que estas especies son más sensibles a los cambios de la temperatura del aire y tal vez que las temperaturas foliares y las del aire están estrechamente correlacionadas. En síntesis, la aclimatación temporal es un indicador de especies más sensibles a las altas temperaturas y probablemente es insuficiente para prevenir el estrés térmico durante los eventos de calor extremo cada vez más frecuentes. Sin embargo, también observamos que los árboles que crecen en temperaturas más altas tienen una mayor habilidad de aclimatarse sin importar la magnitud de diferencia temporal de temperatura.
Algunos de los mayores desafíos que enfrentamos en este estudio fueron las complicaciones de la logística en el Río Hirviente. Por ejemplo, para medir la tolerancia térmica, se deben calentar las hojas en baños de agua a temperaturas entre la temperatura ambiente hasta casi 70 °C, por lo cual típicamente se requiere equipo especializado para calentar el agua a ciertas temperaturas, sin mencionar el alto consumo eléctrico. Dado que en estos lugares remotos no hay electricidad, tuvimos que inventar una solución creativa para calentar nuestras hojas. Nuestra solución fue usar el agua caliente de uno de los pozos del Río Hirviente y mezclarla con cantidades diferentes de agua a temperatura ambiente para crear el rango deseado de temperaturas del agua. Y en vez de usar una mezcladora termostática para mantener constante las temperaturas del agua durante el tratamiento de las hojas, utilizamos botellas de agua aisladas al vacío – las mismas que se usan para almacenar una bebida refrescante durante un día caluroso.
Todavía quedan muchas preguntas para investigar en el bosque del Río Hirviente, por ejemplo, cuáles son los efectos de las altas temperaturas en la fotosíntesis y la respiración y cómo son las relaciones de estas plantas con simbiontes microbianos. Además, nuestro equipo está trabajando para entender cómo la comunidad de plantas es afectada por las temperaturas elevadas a lo largo del gradiente.
Sobre la autora
Desde que era pequeña, me he preocupado mucho por las maneras cómo el cambio climático está remodelando nuestro planeta. Eso combinado con mi afinidad con la naturaleza y pasar tiempo al aire libre, me llevo a perseguir el estudio de la ecología y el medio ambiente cuando me matriculé en la universidad. Mi interés en las plantas tropicales vino después, cuando pasé un semestre estudiando ecología y conservación en Ecuador y me enamoré de la diversidad y la belleza de los bosques tropicales. Empecé mi carrera como ecóloga de plantas en Ecuador después de graduarme de la universidad, donde pasé un año estudiando especies raras de magnolios en el bosque nublado. Recientemente completé mi doctorado en la Universidad de Miami, donde reenfoqué mis investigaciones de plantas tropicales hacia la aclimatación a temperaturas de crecimiento elevadas y llevé a cabo proyectos en Miami (Florida, EEUU), Perú, y Colombia. Esta publicación representa una investigación que hice en paralelo con el trabajo de mi tesis. Actualmente, estoy haciendo un postdoctorado con Plant Ecology Research Lab (PERL – Laboratorio de Investigación de la Ecología de las Plantas) en EPFL en Suiza, y sigo investigando los efectos de las altas temperaturas y las sequías en el crecimiento y en la aclimatación de los árboles.
