La realidad de las plantas ante la escasez de agua

Las plantas no pueden evadir sus problemas; ancladas al suelo, solo les queda adaptarse o sucumbir. ¿Qué hacen los árboles si el agua escasea? Esta pregunta fundamental guía la investigación de Laura Victoria Cano Arboleda, bióloga magíster en ambiente y desarrollo y doctora en ingeniería ambiental, quien ha dedicado años a estudiar cómo responden los árboles andinos tropicales a la sequía.

Sequía no es siempre desierto o polvareda. En los bosques andinos tropicales, basta con que deje de llover un par de días para que las plantas empiecen a sufrir las consecuencias de la escasez. Estos ecosistemas, caracterizados por su alta humedad constante, son particularmente sensibles a las variaciones en los patrones de precipitación.

El fenómeno de las embolias en los árboles

Cómo funciona el sistema vascular de los árboles

En las sequías pronunciadas, el agua que beben los árboles es, muchas veces, un signo de peligro. Burbujas de vapor atoradas en el acueducto arbóreo pueden cortar las corrientes de savia y causar el marchitamiento de una rama o de toda la planta. A ellos también les dan embolias, pero no a todos les dan en igual cantidad o con la misma letalidad.

El transporte del agua desde las raíces hasta las hojas se realiza a través de los vasos del xilema, un sistema de conductos impermeabilizados. Cuando aumenta la tensión del agua en las células conductoras del xilema, ocurre cavitación, fenómeno físico que implica la formación de burbujas por cambios en la presión o en la temperatura de los líquidos. En este caso, se trata del cambio súbito de agua líquida a vapor dentro de los elementos traqueales.

El proceso de cavitación y embolismo

Conforme se retira el agua del conducto que ha cavitado, el vapor se expande hasta ocupar todo el interior de la célula, se interrumpe el flujo del agua y se produce embolismo. Estas burbujas evitan la fluidez, el agua no llega a determinados tejidos o a determinadas partes del árbol y esas zonas quedan atrofiadas. A veces esto puede producir la muerte de todo el árbol.

Las embolias se producen muchas veces relacionadas con circunstancias adversas como el estrés por sequía. La vulnerabilidad del xilema a la formación de embolismos está muy relacionada con la distribución de las especies en zonas con diferente disponibilidad de agua y demanda evaporativa.

La investigación del proyecto Siccus Andes

Cuatro años de estudio en bosques andinos

Por cuatro años la doctora Cano se dedicó a investigar cómo responden a la sequía árboles como el drago, el amarrabollos, el chachafruto, el roble de tierra fría y el chagualo. Con el grupo de investigación Ecología Aplicada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, en alianza con la Universidad CES, diseñó experimentos en invernaderos y en el campo con más de 400 plantas.

A través del proyecto Siccus Andes, los académicos estudian especies que representan la alta diversidad de los bosques andinos para describir las respuestas que tienen ante eventos de extrema sequía. El objetivo es comprender cómo la biota del bosque montano de los Andes del norte tiene reacciones diversas ante estos eventos.

Metodología y experimentos

Los investigadores desarrollaron montajes experimentales en invernadero con plántulas ubicadas en la Universidad CES. La medición permitió evaluar cómo cada especie modifica sus funcionamientos y cuáles son más resilientes ante la falta de agua. En muchos casos, las especies tienden a extinguirse; en otros, pueden desplegar estrategias de supervivencia con las que modifican su funcionamiento y dinámicas para adaptarse a las condiciones del estrés hídrico.

El amarrabollos: una especie en riesgo crítico

Resultados alarmantes de la investigación

De las cinco especies evaluadas, el amarrabollos —Meriania nobilis— resultó ser la más vulnerable: 8 de cada 10 plantas murieron ante la sequía. Es decir, ante la crisis climática, el amarrabollos, que solo se encuentra en Colombia, podría desaparecer.

El amarrabollos es una especie icónica de las montañas colombianas. Es más vulnerable y puede verse afectado de manera más amplia por perturbaciones ambientales como la sequía. Ante un incremento de temperatura, puede extinguirse rápidamente.

Características del amarrabollos

El amarrabollos o flor de cera es una especie de árbol endémica de los Andes de Colombia, que crece entre 1900 y 2900 metros sobre el nivel del mar. Conocido también como amarraboyo, marrabollo, sietecueros, flor de mayo, mayo, maraboy y rosalina, pertenece a la familia Melastomataceae.

Se encuentra en los departamentos de Antioquia, Caquetá, Cauca, Cundinamarca, Nariño, Quindío y Valle. Es un árbol de hasta 11 metros de altura con el tronco escamoso, ramas cuadrangulares, aristadas y moradas. Sus hojas son simples, opuestas, cartáceas, con peciolo y envés morado. Sus flores son grandes, dialipétalas, moradas y sus frutos son cápsulas.

Importancia ecológica del amarrabollos

Esta especie es melífera, y las flores son visitadas por abejas que recogen su polen. Sus frutos son comestibles y son consumidos por insectos y por el ser humano. Atrae a polinizadores y fauna nativa que se alimenta de sus frutos. Es una especie representativa de la flora nativa de Colombia con un gran atractivo ornamental por sus flores de tonalidad morada o fucsia y sus hojas brillantes.

Especies resilientes: Esperanza en medio de la crisis

Árboles que se adaptan a la sequía

Los resultados preliminares evidencian que, entre las especies evaluadas, los dragos —Croton magdalenensis—, el roble de tierra fría —Quercus humboldtii— y el chagualo —Clusia sp.— son resilientes a la sequía. El chachafruto —Erythrina edulis— también modifica sus funcionamientos y muestra mayor resiliencia.

Una de las estrategias plásticas de estos árboles para responder a cambios en la temperatura es la aclimatación, es decir, modifican su forma física o sus funciones para adaptarse a los cambios ambientales. Las especies resilientes amplían su nicho climático, aunque esta capacidad no es infinita.

El concepto de nicho ecológico

Todas las especies tienen un nicho ecológico donde pueden funcionar, crecer y reproducirse. El nicho climático tiene que ver con la distribución de especies en el territorio. Si una especie evolucionó para vivir bajo ciertas condiciones ambientales y, de repente, estas cambian abruptamente, esta especie podría incluso llegar a extinguirse, pero algunos árboles ofrecen sorpresas ante la sequía al modificar su funcionamiento para aclimatarse.

La crisis climática: Aumento global de las sequías

Datos alarmantes de Naciones Unidas

No pocos informes atribuyen el aumento de la mortalidad de los bosques a los eventos de sequía, que han aumentado un 29% en número y duración desde el año 2000 según la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación. La crisis climática y la vida en riesgo, de humanos y no humanos, nos compromete.

El número y la duración de las sequías han aumentado en comparación con las dos décadas anteriores. Hoy existen más de 2300 millones de personas que sufren las consecuencias de la escasez de agua en el mundo. Los imprevistos meteorológicos, climáticos e hídricos acontecidos entre 1970 y 2019 han provocado el 50% de los desastres y el 45% de las muertes relacionadas con estas causas, sobre todo en los países en desarrollo.

Proyecciones futuras preocupantes

Se cree que para el año 2050 las sequías pueden afectar a más de las tres cuartas partes de la población mundial. Entre 4800 y 5700 millones de personas vivirán en áreas con escasez de agua durante al menos un mes cada año, frente a los 3600 millones actuales.

El cambio climático está acelerando tanto la escasez de agua como los peligros relacionados con este recurso, como inundaciones y sequías, ya que el aumento de las temperaturas altera los patrones de precipitación y todo el ciclo del agua. El calentamiento global está aumentando el riesgo de sequía porque el incremento de las temperaturas acelera la evaporación y provoca que las plantas resecas por el calor absorban más agua.

Implicaciones para la conservación de bosques andinos

La importancia de conocer la vulnerabilidad de especies

Conocer los mecanismos de resistencia a la formación de embolismos es fundamental para evaluar los posibles efectos del aumento en la frecuencia e intensidad de las sequías inducidas por el cambio climático en ecosistemas agrícolas y forestales. La mortalidad de árboles en condiciones de sequía está muy relacionada con la vulnerabilidad del xilema.

Estrategias de adaptación y conservación

Los resultados de investigaciones como la del proyecto Siccus Andes son fundamentales para diseñar estrategias de conservación y restauración de bosques andinos. Identificar las especies más vulnerables permite priorizar esfuerzos de conservación y comprender cuáles especies podrían reemplazar a las que desaparezcan.

La recuperación de la tierra trata muchos de los factores causantes de la alteración de los ciclos del agua y de la pérdida de fertilidad del suelo. Es necesario edificar y reconstruir mejor los paisajes, imitando a la naturaleza siempre que sea posible y creando sistemas ecológicos eficaces.

El compromiso urgente ante la crisis climática

Un llamado a la acción

La humanidad se encuentra en una encrucijada en cuanto a la gestión de las sequías. Es necesario acelerar su reducción urgentemente, utilizando todas las herramientas disponibles. La crisis climática representa una amenaza directa para la biodiversidad de los bosques andinos y para las comunidades que dependen de estos ecosistemas.

128 países ya han expresado su voluntad de alcanzar o superar la Neutralidad de la degradación de las tierras. Unas 70 naciones han participado en la iniciativa mundial sobre la sequía, que busca pasar de enfoques reactivos a la sequía a métodos proactivos y de reducción de riesgos.

La investigación científica como herramienta fundamental

El trabajo de investigadores como la doctora Laura Cano Arboleda proporciona información valiosa para comprender cómo los bosques andinos responderán a los escenarios futuros de cambio climático. Sus hallazgos sobre la vulnerabilidad del amarrabollos y la resiliencia de otras especies son cruciales para la toma de decisiones en conservación y manejo de ecosistemas.

La investigación científica rigurosa, combinada con experimentos de campo y laboratorio, permite identificar qué árboles podrán sobrevivir a las condiciones cambiantes y cuáles requerirán medidas especiales de conservación para evitar su extinción.