Cientos de pies sobre el suelo, encima de un árbol de secoya gigante, hasta 2 mil millones de hojas compiten por los recursos. Las ramitas abundan en hojas que crecen largas y extendidas o cortas y apretadas, dependiendo de su ubicación en la corona. Hojas que se mantienen vivasdurante hasta 20 años, extrayendo agua del tronco del árbol y enviando nutrientes hacia abajo, mientras el tronco acumula madera y sobrevive durante miles de años. El tamaño de la secoya gigante, es el organismo no fúngico más masivo de la Tierra, es posible enen parte porque sus hojas responden a los cambios ambientales. "Tanto en términos de adquisición de carbono como de riesgo de estrés hídrico, la inversión se detiene a nivel de la hoja", explica la investigadora Alana RO Chin, de American River College y Humboldt State University.el coautor Stephen C. Sillett, también de la Universidad Estatal de Humboldt, quería saber con precisión cómo responden las hojas al medio ambiente para facilitar el crecimiento impresionante de los árboles.
En condiciones cambiantes, si las hojas no pueden cambiar también, ¿estarán los bosques de secuoyas gigantes y otros bosques de coníferas antiguos en mayor riesgo de degradación? Si las hojas cambian, ¿cómo afectará eso a los árboles y al ecosistema más grande?Para abordar estas preguntas, publicaron "La plasticidad fenotípica de las hojas mejora la tolerancia al estrés hídrico y promueve la conductividad hidráulica en una conífera alta", en un número reciente de la American Journal of Botany .
"La anatomía de la hoja a menudo se ve como algo antiguo para estudiar", reconoce Chin, "pero las herramientas analíticas modernas están permitiendo que los anatomistas amplíen nuestras observaciones". Estos análisis permiten a los investigadores usar datos de la variación de la hoja para predecir el árbol completoy respuestas del ecosistema a los cambios ecológicos.
Chin y Sillett se enroscaron para trepar y recoger muestras de las coronas de cinco secuoyas gigantes. Las cinco se encuentran en un bosque montano dentro del Parque Nacional Sequoia y son parte de los estudios en curso de este equipo y otros. Como todas las secuoyas gigantes,estos cinco tienen una corta temporada de crecimiento y dependen de la fusión de la capa de nieve de las montañas de Sierra Nevada durante muchos meses del año. La capa de nieve baja crea condiciones de sequía para los árboles. Incluso en años húmedos, las secuoyas gigantes tienen la difícil tarea de conducir el agua hasta cientosde pies, contra la gravedad, para llevar a cabo procesos de fotosíntesis. La sequía podría dificultar aún más su trabajo.
¿Pueden hacer frente? ¿Qué rasgos hacen que las hojas funcionen mientras están estresadas por el agua? Chin y Sillett sospecharon que varios rasgos, desde el diámetro del tallo hasta la suculencia y el recuento de fibras, pueden jugar una mano. A partir de sus muestras, los investigadores midieron 18 rasgos estructurales de los brotesy hojas. También manipularon algunas muestras para un experimento de sequía inducida, siendo pioneros en un nuevo método de "extremo sellado" para sumergir los extremos cortados de las muestras en cera para provocar respuestas fisiológicas más realistas.
Sus análisis revelan que las hojas de secuoya gigante responden de manera modelada a las condiciones y cambios ambientales. En general, la anatomía de las hojas varía más debido a la disponibilidad de agua que a la disponibilidad de luz. Las hojas que crecen en los lugares "más duros" y más expuestoslos lugares en la parte superior de la corona se adaptan mejor para soportar el estrés hídrico que las hojas en la parte inferior de la corona. Las estructuras dentro de las hojas llamadas tejido transfusional son sorprendentemente grandes en las hojas de secuoyas gigantes y parecen promover el flujo de agua a través de la hoja. Todos estos rasgos mejoranla capacidad de la secuoya gigante de crecer grande y alto a través de inversiones específicas para enfrentar los desafíos de estrés hídrico.
De este estudio, ahora sabemos que las hojas de la corona superior y la corona inferior en los árboles de secuoyas gigantes difieren en tenacidad y suculencia. Las hojas en la corona superior tienen más fibras, que proporcionan soporte estructural y permiten que la hoja entre en su vigésima oAño 21. Una vez que las hojas mueren, su tenacidad debería hacer que se descompongan más lentamente que las hojas de la corona inferior. De esta manera, disminuyen el ciclo del carbono el almacenamiento y la liberación de carbono para el sistema.la corona superior es más suculenta que las hojas en la corona inferior en parte porque contienen más tejido transfusional. Estos tejidos almacenan agua y, durante el estrés hídrico, promueven la resistencia al colapso celular. Si bien es común que las coníferas altas tengan tejido transfusional en la corona superiorhojas, las secciones transversales de las hojas de la secoya gigante de la corona superior medidas en este estudio tienen tres veces más tejido de transfusión que las hojas del pariente súper alto de la secoya gigante, Sequoia sempervirens , la secoya costera. El tejido transfusional de la secoya gigante "se extiende" a lo largo de la mayor parte del ancho de una hoja.
Además, según Chin y Sillett, el tejido de transfusión también acumula calor e impulsa la transpiración. Lo hace interceptando la radiación del interior de la hoja y evaporando el agua, no muy diferente de los sistemas de enfriamiento en nuestra electrónica diaria. La hoja de la secoya giganteLos poros, o estomas, en la superficie y la parte inferior de las hojas superiores de la corona brindan una amplia oportunidad para que el vapor se difunda. El aprovechamiento del calor para aumentar la velocidad del movimiento del agua permite a estos árboles aprovechar las "ventanas estrechas diarias" para la fotosíntesis durante la corta Sierraverano. Chin dice que las adaptaciones para "la transpiración impulsada por la radiación pueden ayudar a estos árboles masivos a" hacer heno mientras el sol brilla "a través del rápido rendimiento hidráulico".
Los coautores quedaron "asombrados" por esta anatomía de la hoja de secoya gigante que "indica la capacidad de responder a las señales ambientales locales" y promueve la investigación sobre los efectos del cambio climático en los ecosistemas forestales. Además, Chin dice que el nuevoEl método de extremo sellado es útil para una miríada de aplicaciones, incluidas las comparaciones de respuesta de sequía lado a lado. Quizás lo más prometedor es una aplicación agrícola: "Si un agricultor quisiera elegir qué árboles propagar", plantea Chin, podría determinarsu relativa tolerancia al estrés hídrico agudo sin necesidad de nada más elegante que las tijeras de podar y una tina de cera derretida ".
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Materiales proporcionados por Sociedad Botánica de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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