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¿Cómo pasan la sed los árboles?

Roble albar (Quercus robur) en la Alta Garrotxa. Imagen: Galdric Mossoll
Roble albar (Quercus robur) en la Alta Garrotxa. Imagen: Galdric Mossoll

El agua es un recurso vital para todos los organismos vivos, y los vegetales no son una excepción. Muchos animales pueden desplazarse para conseguir agua, pero la gran mayoría de las plantas están arraigadas al suelo, lo que les ha hecho reinventarse para conseguir y guardar el agua de formas inimaginables.

Como todos y todas sabemos, los vegetales se caracterizan por realizar la fotosíntesis, una reacción fotoquímica que se lleva a cabo en las partes verdes de las plantas (normalmente en las hojas y algunas ramas). Consiste en la combinación de agua (que se absorbe por las raíces) con dióxido de carbono. Esta mezcla reacciona gracias a la energía solar y produce glucosa (que puede derivar en madera, hojas y frutos) y oxígeno. Así, los vegetales juegan un papel fundamental en la Biosfera ya que absorben dióxido de carbono, emiten oxígeno y movilizan agua, del suelo a la atmósfera. En este reportaje hablaremos de cómo beben agua las plantas y cómo lo hacen cuando ya no queda.

¿Cómo beben agua las plantas?

Las plantas actúan como bombas de vacío: succionan el agua del sustrato y la transportan hasta las hojas, donde una pequeña parte se utiliza directamente en la fotosíntesis y la mayor parte se evapora.

En cuanto a la movilización del agua, las plantas actúan como unas bombas de vacío: succionan el agua del sustrato y la transportan hasta las hojas, donde una pequeña parte se utiliza directamente en la fotosíntesis y la mayor parte evapora -a través de los estomas, unos pequeños orificios en las hojas-. Ahora bien, las raíces no tienen la capacidad de chupar, como hacemos nosotros cuando nos bebemos un refresco con una pajita. Curiosamente, esta acción se inicia en la otra punta de la planta, ¡en las hojas! Se lo explicamos con más calma.

Cuando el agua de las hojas se evapora desaparece generando un vacío. Este vacío genera una tensión (como si estiraran con una cuerda desde fuera) que conlleva que el agua de un poco más abajo entre en la hoja para ocupar el espacio restante. Gracias a la elevada cohesión entre las moléculas de agua, este pequeño movimiento contra la gravedad (estamos hablando de pocos micrómetros) se va reproduciendo a través de todas las ramillas, ramas y tronco, hasta llegar a las raíces, donde del mismo modo, gracias a la tensión que se ha generado, acaba entrando agua del subsuelo dentro de las raíces. Así pues, debemos pensar que los árboles están llenos de agua. Son como una esponja relativamente rígida por la que circula agua continuamente. En función de la especie, altura y estación del año los árboles varían la cantidad de agua que transportan a su interior. ¡Puede oscilar entre pocos litros y cientos al día! Ahora bien, el agua no va por dónde quiere. La madera está compuesta fundamentalmente por un tejido lleno de microconductos, llamado xilema, especializado en transportar el agua cargada con sales minerales, o mejor dicho la savia sucia, desde las raíces hasta las copas. Por otro lado, tienen otro tejido, llamado floema, que transporta a todas las células vivas de la planta la savia limpia (agua cargada de azúcares proveniente de la fotosíntesis).

«Es sorprendente darse cuenta de que una de las claves para entender la respuesta de la biosfera al cambio climático se encuentre en estos pequeños conductos que se esconden en el interior de la madera de los árboles.»

JORDI MARTÍNEZ-VILALTA, catedrático de ecología en la UAB e investigador del CREAF.

¿Qué ocurre cuando se acaba el agua?

Esta estrategia de transporte de agua parece no tener fisuras, hasta que se acaba el agua bajo tierra por la falta de lluvia o secado de los acuíferas. ¿Qué ocurre entonces? El agua de las hojas sigue evaporándose, pero no entra por las raíces. Al igual que cuando acabamos un refresco chupando con una pajita, en este momento se rompe la columna de agua y entra aire dentro del xilema, secando fragmentos. El resultado de esto es que los conductos se taponan, creando una embolia. A partir de entonces, ese conducto deja de ser funcional, normalmente para siempre. Sin embargo, un estudio liderado por investigadores del CREAF, reveló que los árboles más altos son más capaces de superar períodos de sequía (al menos de corta duración) ya que tienen grandes reservas de agua en su interior. Si las condiciones de sequía son muy prolongadas en el tiempo, cada vez son más los conductos del xilema que se vuelven inoperativos dificultando así la llegada de agua a las copas y en casos extremos puede acabar produciendo la muerte.

Infografía del flujo de agua a través de los árboles en condiciones óptimas y de sequía. Ilustración: Laura Fraile.

Cómo se adaptan las plantas a la falta de agua

La falta de agua en el mediterráneo es normal, esto ha hecho que las plantas vayan encontrando estrategias para soportar estos momentos. Le hacemos un resumen de los trucos más usuales que utilizan.

«Las plantas han desarrollado una gran variedad de soluciones para evitar el riesgo de morir por la sequía. Estas soluciones son todas diferentes entre sí, pero todas igualmente exitosas. Sin embargo, el cambio climático está poniendo en riesgo algunas de estas plantas.»

MAURIZIO MENCUCCINI, investigador ICREA en ecología vegetal y ecosistémica en el CREAF.

Reducir el área de las hojas. Si hemos dicho que por las hojas es por donde las plantas pierden agua, una sencilla solución es hacer menos o hacerlas más pequeñas. Al reducir el número o superficie de las hojas, la cantidad de agua evaporada se reduce. Hay especies de zonas áridas que han eliminado totalmente sus hojas transformándolas en espinas, y es en las ramas (de color verde) donde realizan la fotosíntesis. Por otra parte, las hojas de las coníferas (pinos, abetos, cedros y cipreses) son bien estrechas y puntiagudas. Se llaman acículas por su similitud con agujas y de esta forma reducen la perdida de agua.

Algunas plantas, en condiciones de sequías extremas como las que hemos sufrido en los últimos años, optan por perder la hoja durante los meses más calurosos (deciduas estivales). Sacrifican poder hacer la fotosíntesis, pero de esta forma no pierden agua durante el verano.

Cierre de estomas. Las hojas, sobre todo en la parte de abajo o en el reverso, están repletas de pequeños agujeros llamados estomas. Es por estas aberturas por donde entran y salen los gases (CO2, O2 y vapor de agua). Las plantas tienen la capacidad de abrir y cerrar los estomas y de esta forma pueden evitar pérdidas de agua innecesarias. Pero, si bien al cerrarlos completamente no pierden agua, tampoco pueden realizar la fotosíntesis, ya que no entra CO2, y se detiene la producción y el crecimiento. Así pues, únicamente cierran los estomas de forma completa en días muy calurosos o cuando se encuentran en situaciones de estrés hídrico.

Raíces en profundidad. El sustrato actúa como una esponja. Al llover, una parte del agua se infiltra bajo-tierra y queda retenida en las pequeñas cavidades (poros) entre piedras y granos de arena o se infiltra en profundidad y se establece sobre un estrato impermeable -es entonces cuando hablamos de un acuífero-. Son las raíces las encargadas de encontrar estos puntos húmedos y absorber su agua. En función del tipo de suelo, el agua se puede encontrar a mayor o menor profundidad, ser más o menos fácil de absorber, y cada especie tiene sus capacidades radiculares. Por ejemplo, las raíces de los árboles típicos de bosque de ribera no crecen en profundidad porque suelen habitar en zonas con sustratos muy húmedos. ¡Las encinas, por otra parte, al habitar regiones más secas, desarrollan raíces mucho más profundas -raíces pivotantes-, que pueden llegar a superar en metros en la parte aérea!

Pinos silvestre (Pinus sylvestris) muertos como consecuencia de la sequía en las montañas de Prades. Imagen: Galdric Mossoll
El cambio climático está desplazando en altitud y latitud algunas especies más típicas de climas húmedos, hasta el punto de poner en riesgo la supervivencia de algunas especies en la cuenca Mediterránea.

Las condiciones ambientales, y especialmente la disponibilidad del agua, determinan las comunidades florísticas de cada región y sus características morfológicas y fisiológicas. La cuenca mediterránea se encuentra en una zona de transición entre climas áridos y templados. Esto hace que podemos encontrar tanto especies típicas de zonas húmedas como de secano, convirtiéndose en una región muy rica en especies y con una gran variedad de estrategias para adaptarse al clima. Sin embargo, la disminución de las precipitaciones y el aumento de la demanda evaporativa de la atmósfera debido al cambio climático, está desplazando en altitud y latitud algunas especies más típicas de climas húmedos, hasta el punto de poner en riesgo la supervivencia de algunas especies en la cuenca Mediterránea. Por otra parte, las especies capaces de sobrevivir pese a sufrir embolias o presentan adaptaciones para poder superar la sequía, como las mencionadas, son las que perdurarán ante el aumento de aridez del clima.

La ciudadanía puede ayudar a detectar la sequía

La sequía provoca cambios en el paisaje. En Cataluña se han evidenciado especialmente en los últimos años de sequía persistente. AlertaForestal es un proyecto de ciencia ciudadana del CREAF que desde 2016, mediante la colaboración de voluntariado, realiza un seguimiento de la salud de los bosques de Cataluña. Gracias a estos “centinelas” de los bosques podemos aportar un granito de arena en el seguimiento del impacto de la sequía y monitorizar la evolución de aquellos bosques que están pasando sed. Todo el mundo puede participar en este proyecto simplemente aportando fotografías horizontales de paisajes forestales afectados por sequía a través de la aplicación para móvil AlertaForestal.

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