Las selvas tropicales y el cambio climático

Las selvas tropicales y el cambio climático
Dr. Julián Granados Castellanos
Calle 55 – B
Número 179
Entre 40 y 42
Fraccionamiento Francisco de Montejo
Mérida, Yucatán
México
[email protected]
Noviembre del 2006
Las selvas tropicales y el cambio climático
El impacto humano en la ecofisiología de las selvas tropicales
La selva tropical se sitúa en cada una de las tres áreas continentales que se
ubican en la zona tropical, la cual muestra tres regiones: La región Neotropical, la
Paleotropical, que ocupa dos áreas africanas, y una región al sureste de Asia. De
estas regiones, las selvas Neotropicales son las más extensas y biodiversas, por
lo que representan un magnifico reservorio de biodiversidad que se distribuye
desde Centro América hasta la Amazonia.
El termino selvas tropicales incluye varios tipos de vegetación (por ejemplo,
las selvas tropicales lluviosas, las selvas semihumedas, las sabanas, las selvas
inundadles, etc.) en los cuales, amalgamas de formas de crecimiento (árboles,
lianas, epifitas, emiepifitas, hierbas, etc.) construyen comunidades de plantas que
muestran la riqueza de especies arbóreas más grande del planeta, y aún
excluyendo los árboles, poseen la mayor riqueza florística del mundo.
La biodiversidad del planeta depende de la continua disponibilidad de
recursos de crecimiento. La energía solar que llega a las regiones tropicales
generó a través del proceso evolutivo, el binomio productividad fotosintética biodiversidad; dicho complejo representa la corona de la relación atmósfera –
biosfera. En esta forma, la atmósfera, a través del sistema climático de la tierra
tiene la capacidad de influenciar la biosfera y la reacción de ésta, puede ser
observada a través de cambios en los ciclos de nutrimentos (nitrógeno, fósforo,
potasio, etc.) y del agua. Por ejemplo, cambios substanciales en la periodicidad de
la precipitación pluvial de la cual dependen los procesos de productividad primaria
de los ecosistemas.
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Las selvas tropicales y el cambio climático
Los biomas del mundo, son sensibles a la periodicidad climática. Durante
los últimos 30,000 años la distribución, formación y composición de especies de
las selvas tropicales Ecuatoriales ha cambiado junto con cambios climáticos
globales. A partir de la Revolución Industrial, se ha generado una influencia
humana sobre el clima, como consecuencia del incremento en la concentración de
gases de invernadero en la atmósfera. Adicionalmente, las selvas tropicales
prístinas
han
sido
en
todo
el
mundo
extensamente
deforestadas
(aproximadamente del 20 – 30 % de la superficie del planeta), lo cual también ha
contribuido al incremento en la concentración atmosférica de gases de
invernadero. Ambas actividades humanas, la Industrial y el cambio de uso del
suelo, han generado durante los últimos 256 años una influencia sobre el sistema
climatico sin paralelo en la historia evolutiva del planeta, la cual ha desembocado
en el incremento en la variabilidad de los patrones climáticos del planeta. Las
consecuencias de dicha influencia son hasta el momento, de carácter impredecible
para el actual y futuro desarrollo de la vida en el planeta (Figura 1).
A través de su efecto sobre la productividad primaria de los organismos
fotosintéticos (efecto fertilizante sobre la fotosíntesis) y el incremento en la
temperatura (efecto de invernadero) del planeta, la variabilidad climática actual, la
cual se ha denominado cambio climatico, afectó y está afectando el ciclo del agua
y de los nutrimentos. El incremento en la concentración atmosférica de gases de
invernadero, conjuntamente con la actividad solar natural explican el 100 % del
incremento de temperatura del planeta (de 0.6 oC). Éste, puede estimular la
respiración autotrófica y heterotrófica, lo cual se traduce en un decremento en la
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Emisión antropogénica de CO2 a la atmósfera
(Millones de m3)
Las selvas tropicales y el cambio climático
8000
6000
4000
2000
0
1700
1800
1900
2000
2100
Año
Figure 1. Actividades humanas que históricamente han contribuido al incremento en la
concentración atmosférica de CO2. Cambio de uso del suelo ( ), consumo de combustibles fósiles
( ) (Datos del NOAA 2004, Northamerican Ocean and Atmosphere Administration).
fijación de carbono en el tiempo, a pesar del potencial que el efecto fertilizante
sobre la fotosíntesis representa para la actividad fotosintética. Por otro lado, a
pesar de que las selvas tropicales prístinas pueden almacenar una gran cantidad
de carbono, éstas ya no son comunes, y ésto como consecuencia del intensivo
cambio de uso del suelo a que se a sometido a la vegetación original del planeta.
De manera similar a el incremento en la concentración atmosférica de CO2, el
cambio de uso del suelo, tiene el potencial de acelerar la dinámica de las selvas
tropicales, afectando negativamente el tiempo de residencia del carbono en las
selvas. La reducción en el período de residencia del carbono en las selvas
tropicales debe considerarse bajo la siguiente perspectiva: El ciclo de vida de una
especie arbórea depende de la identidad de la especie y el tipo de vegetación en
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Las selvas tropicales y el cambio climático
cuestión. La longevidad de la especie arbórea determina el tiempo de residencia
del carbono, la cual a su vez, determina el tamaño el reservorio de carbono en las
selvas. Aproximadamente el 50 % de la biomasa fijada en las selvas tropicales se
encuentra en los árboles que estructuran el dosel, los cuales representan una
proporción menor del número total de las especies arbóreas presentes. Así
mismo, se debe considerar que las selvas no son un sumidero pasivo de carbono,
y durante los procesos sucecionales (dinámica de claros en las selvas prístinas y
sucesión de la selva para la vegetación secundaria) la regeneración de la
estructura de la vegetación puede ser desviada y/o detenida en etapas de
sucesión temprana (dominada por especies de vida corta), debido a el efecto
diferencial que el efecto fertilizante ejerce sobre las plantas (las plantas de rápido
crecimiento aprovechan de mejor manera la disponibilidad atmosférica de CO2 que
las plantas de lento crecimiento). Esta presión selectiva puede generar cambios en
la dominancia de especies arbóreas tras el restablecimiento de la estructura de la
comunidad vegetal, ya que la productividad primaria de las especies esta
directamente relacionada con la estructura de una comunidad vegetal.
En las selvas prístinas, la dinámica de claros juega un papel determinante
en el proceso de regeneración natural. Bajo las condiciones biofísicas imperantes
durante el proceso de regeneración por claros, la capacidad de las lianas para
tomar ventaja del incremento en la concentración atmosférica de CO2, en
comparación con otras formas de vida, puede generar una influencia negativa en
el crecimiento de especies arbóreas, lo cual puede reducir la tasas de
reclutamiento de dichas especies a través de favorecer especies arbóreas de
rápido crecimiento, en detrimento de las de lento crecimiento. Este mecanismo de
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Las selvas tropicales y el cambio climático
interacción entre especies, puede determinar que en el largo plazo, el tiempo de
residencia del carbono en las selvas tropicales se reduzca por cambios en la
dominancia de las especies arbóreas.
Los mecanismos fisiológicos de las plantas permiten hacer inferencias en
relación a la ubicación espacial en donde el efecto del incremento en la
concentración atmosférica de CO2 es más importante. En esta forma, el efecto del
incremento atmosférico de CO2 es más intenso en donde las condiciones de
disponibilidad de luz hacen que la planta llegue a el punto de compensación de luz
(cuando la influencia de la intensidad de la luz en el crecimiento de la planta se
hace igual a la respiración de la planta, la cual representa el proceso fisiológico de
manutención del organismo). Esto ocurre, en condiciones limitantes de luz (≥ a
100 µmol m2 s-2) y cuando se registran altas concentraciones atmosféricas de
CO2. Así, y debido a que la intensidad del efecto fertilizante del CO2 atmosférico
decrece con la edad de los organismos fotosintéticos, es a nivel de sotobosque en
donde las plántulas son más sensibles al incremento atmosférico de CO2.
La particular capacidad de las plantas trepadoras para reaccionar
favorablemente (incrementan su capacidad competitiva y de crecimiento) al
incremento en la concentración atmosférica de CO2, determina que la probabilidad
de que el proceso sucecional se detenga en etapas serales tempranas sea mayor
que en el pasado (de la Revolución Industrial, 1750, y hasta al menos medio millón
de años hacia atrás), cuando la concentración atmosférica de CO2 no era mayor
de 280 ppm. El cambio en la dominancia de las especies arbóreas, en la
estructura de las comunidades vegetales, en favor de especies de ciclo de vida
corto puede generar severas reducciones en el tiempo de residencia del carbono
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Las selvas tropicales y el cambio climático
en las selvas prístinas. Esto se puede agudizar aún más para el caso de la
vegetación secundaria, ya que la ecología de este estadio de desarrollo de las
selvas conlleva la interacción de un mayor número de especies que para el caso
de la regeneración por dinámica de claros.
Considerar a la biosfera como un sumidero de carbono es considerar la
biodiversidad como la base de la respuesta biosferica al incremento en la
concentración atmosférica de CO2. En general, la investigación desarrollada a este
respecto ha ignorado que las selvas tropicales no son sumideros homogéneos de
carbono. El componente estructural de las comunidades vegetales (riqueza de
especies) es determinante para explicar la capacidad de las selvas tropicales para
almacenar carbono. Sin embargo, la composición y estructura de las especies
varia ampliamente entre tipos de vegetación e historias de vida de las
comunidades vegetales. De esta forma, hasta el momento es prácticamente una
interrogante abierta, la respuesta de las selvas tropicales al cambio climático, ya
que se ha pasado por alto la relación con la biodiversidad, y si se considera que la
relación biodiversidad – riqueza de especies es función de la escala, la capacidad
de predecir el futuro de las selvas tropicales en las actuales condiciones de
variabilidad climática, es totalmente incierta (Figura 2).
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Las selvas tropicales y el cambio climático
p < 0.01
r2 = 0.38
100
BM
BShM
BShM
SBSh
SBLl
SBSh
0
SBI
Número de especies
arbóreas por hectárea
200
Tipos de vegetación
Figura 2. Número de especies arbóreas en diversos tipos de vegetación. Se muestra un gradiente de
riqueza de especies arbóreas que recorre de las tierras bajas hasta las tierras altas que ocupan las
selvas Neotropicales. SBI, Selva Baja Inundable; Selva Baja Semihumida; SBLl, Selva Baja Lluviosa;
SBSh, Selva Baja Subhumeda; SBM, Bosque Subhumedo de montaña; SBM, Bosque Semidumedo; BM
Bosque de Montana. Modificado de Hartshorn (2002) Sección I. Biogeografía de los bosques
neotropicales. In: Guariguata M y GH Kattan (compiladores) Ecología y conservación de Bosques
Neotropicales. Libro Universitario Universal 59 – 81.
Las selvas Neotropicales y el calentamiento global
El calentamiento del planeta es una consecuencia de el incremento natural
en la actividad solar y el incremento en la concentración de gases de invernadero
(de origen antropogénico). Los principales gases de invernadero son: Dióxido de
carbono (CO2), Metano (CH4), Óxidos de nitrógeno (NOx), los llamados
compuestos clorofluorcarbonados (CF s), el vapor de agua y otros gases traza de
origen biogénico denominados compuestos orgánicos volátiles (COV). Todos
estos compuestos son componentes de la atmósfera que absorben el espectro de
luz infrarroja que llega a la tierra por radiación solar. A partir de la Revolución
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Las selvas tropicales y el cambio climático
Industrial han contribuido a explicar el incremento en la temperatura del planeta
(en aproximadamente 0.6 oC).
La fuerza de radiación de los gases de invernadero depende de la tasa de
incremento del gas (variación de la fuente) y su período de residencia en la
atmósfera (estabilidad atmosférica de las moléculas del gas). De acuerdo con el
Panel Intergubernamental para el Cambio Climatico (Intergubernamental Panel for
Climate Change, IPCC) el período de residencia atmosférica de los gases de
invernadero se define como: “la carga” o concentración del gas en la atmósfera
(Tg = Teragramos = 1012 gr.) dividido entre la tasa de fijación media del sumidero
(Tg/año), para un gas en equilibrio (por ejemplo, sin cambios en su concentración
atmosférica). En esta forma, si la carga atmosférica de un gas X es de 100 Tg, y
su tasa de fijación global en el “sumidero” correspondiente es de 10 Tg/año, el
período atmosférico de residencia será de 10 años. Sin embargo, el período de
residencia atmosférica de un gas es difícil de definir debido a que la variabilidad de
la fuente depende de la tasa de intercambio entre reservorios, y los reservorios de
los nutrimentos muestran un amplio rango de tasas de intercambio; inclusive,
dependientes del efecto “fertilizante” que el incremento atmosférico en la
concentración de CO2 ejerce sobre los organismos fotosintéticos en la biosfera. A
continuación analizaré un ejemplo, El metano, es removido de la atmósfera a
través de un solo proceso, la oxidación con el radical hidroxilo (OH). Esta es la
razón por la cual es relativamente fácil definir su período de residencia
atmosférica. Sin embargo, cabe hacer notar que el incremento en la concentración
atmosférica de metano conlleva la reducción de la concentración atmosférica de
OH, lo cual se traduce en la reducción de la capacidad de la atmósfera para lavar
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Las selvas tropicales y el cambio climático
metano de su contenido (a través de la carencia de metano), generándose con
esto un incremento en el período de residencia del metano en la atmósfera.
Adicionalmente, el incremento atmosférico en la concentración de CO2, ha
propiciado el crecimiento en la concentración atmosférica de metano; ésto, a
través del efecto fertilizante que ejerce sobre los organismos fotosintéticos, ya que
con dicho efecto se acelera la fijación de carbono la cual conlleva un incremento
en la producción de metabolitos secundarios, los cuales se secretan a través de
las raíces con lo que se incrementa el sustrato orgánico en el suelo para la
actividad de los microorganismos. Esto induce la emisión de metano y/o CO2
dependiendo de la condiciones de oxigenación del suelo.
El mecanismo de la química de la atmósfera que he explicado con
anterioridad es un ejemplo que ilustra las múltiples reacciones que determinan el
período de residencia de los gases de invernadero en la atmósfera. En general,
las investigaciones realizadas a la fecha, han ignorado dichos mecanismos para
explicar la fuerza de radiación de los gases de invernadero. Así mismo, cabe
también mencionar que existen mecanismos opuestos al que se describió con
anterioridad. Por ejemplo, el incremento en N2O puede inducir reacciones
químicas que permiten un incremento en la radiación ultravioleta disponible para
fotolizar el N2O, generándose así un decremento en el período de residencia
atmosférica de dicho gas de invernadero. Por otra parte, las emisiones biogénicas
(microorganismos del suelo y la vegetación) de COV, las cuales han sido
ignoradas en muchos proyectos de investigación, son probablemente una
substancial fuente de carbono emitido hacia la atmósfera. Los flujos de COV hacia
la atmósfera pueden ser importantes para explicar el ciclo global del carbono y la
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Las selvas tropicales y el cambio climático
química de la troposfera, ya que los COV son reguladores primordiales de la
capacidad oxidativa de la atmósfera. La influencia de las selvas Neotropicales en
la química de la atmósfera ha sido pobremente considerada como mecanismo
para explicar el peso de la biosfera en los procesos climáticos. Yo considero que
dicho mecanismo es uno de los principales motores de la variabilidad climática
que actualmente se observa a nivel planetario, ya que representa una de las
principales vías de regulación de la relación biosfera-atmósfera.
Los actuales modelos del ciclo global del carbono no incluyen las tasas de
emisión de carbono de diferentes fuentes de origen antropogénico. Los registros
del pasado muestran cocientes carbono-isótopo (13C) con grandes movimientos
de carbono asociados a incrementos de temperatura del planeta. Cualquier
estudio que considere mecanismos de retroalimentación entre incrementos de
temperatura del planeta y emisiones de carbono a la atmósfera, deberá de tomar
en cuenta las diversas fuentes biogénicas de carbono para explicar el período de
residencia atmosférica de los gases de invernadero. Con ésto, se podrá obtener
una base de datos con valor de predicción, para poder entender qué sucedió, qué
esta pasando y qué pasará con el papel de las selvas tropicales en el ciclo global
de carbono, bajo las actuales condiciones de variabilidad climática.
A través del proceso de productividad primaria de los organismos
fotosintéticos, se integran en un continuo los ecosistemas y los procesos
atmosféricos. El clima y el uso del suelo se retroalimentan a través de varios
mecanismos que principalmente se incluyen en los flujos de CO2 y H2O. A pesar
de este hecho, se ha menospreciado la diversidad arbórea de las selvas tropicales
para explicar su capacidad de almacenamiento de carbono; y por lo tanto, su
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Las selvas tropicales y el cambio climático
papel
en la construcción del marco de entendimiento de la problemática del
cambio climático. Esta falta de consideración es particularmente grave,
especialmente cuando la teoría ecológica, frecuentemente invoca la competencia
como mecanismo para explicar porqué la diversidad de especies declina cuando la
productividad primaria fotosintética se incrementa. Por ejemplo, las interacciones
planta-planta y planta-animal en condiciones de incremento de temperatura
atmosférica y fertilización por CO2, no han sido profundamente exploradas.
El potencial que el incremento de temperatura tiene para afectar los
procesos fisiológicos en la biosfera es enorme. La temperatura afecta las tasas de
fijación de carbono y por lo tanto las tasas de crecimiento de las plantas. El
incremento
de
temperatura
afecta
negativamente
la
tasa
fotosintética,
particularmente cuando la temperatura de las hojas sobrepasa los 35 oC. La
inhibición de la enzima Rubisco activasa a través del incremento de temperatura
esta profundamente ligada con la disponibilidad de luz y agua, debido a la
capacidad de la planta para encontrar su punto de compensación de asimilación
de CO2. El punto de actividad fisiológica de la planta en la cual la asimilación neta
de la planta se iguala a cero (punto de compensación de CO2), depende
profundamente de la temperatura ambiental y la concentración atmosférica de O2.
Bajo las actuales concentraciones de CO2 en la atmósfera, la disponibilidad
de agua decrece debido a el incremento en la eficiencia del uso del agua y los
nutrimentos por parte de los organismos fotosintéticos. Este cambio fisiológico es
inherente al incremento en la concentración atmosférica de CO2. Así, como
consecuencia de ésto, y en conjunto con el incremento de la temperatura, la
respiración de las plantas puede estarse incrementando, con el consecuente
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Las selvas tropicales y el cambio climático
decremento en la tasa relativa de fijación de carbono. Hasta el momento, la
relación entre incremento atmosférico de la temperatura y la respiración de las
plantas no ha sido completamente clarificada. La única manera satisfactoria de
determinar dicha relación es a través de la experimentación. Este aspecto ha sido
ignorado y no existen datos satisfactorios para explicar la importancia de cambios
en
la concentración atmosférica de CO2, su efecto sobre la fisiología de la
fotosíntesis y su consecuente influencia en la química de la atmósfera. Por
ejemplo, el incremento en la concentración atmosférica de CO2 puede estimular el
crecimiento de las plantas; sin embargo, el incremento en la temperatura y la
variabilidad en los patrones de precipitación pluvial (disponibilidad de agua para el
crecimiento) pueden tener un efecto negativo en el crecimiento de la planta. ¿
Cómo esta relación afecta la productividad primaria neta de las selvas tropicales,
cuando se considera el estrecho vinculo entre biodiversidad y productividad
fotosintética ? ¡ Definitivamente, existe una total carencia de información en este
sentido ! . Si en realidad se tiene el interés de construir un marco de conocimiento
que permita predecir la respuesta de las selvas tropicales al cambio climático, se
debe procurar la investigación de la influencia que la relación incremento de
temperatura – incremento atmosférico en la concentración de CO2, ejerce sobre la
ecofisiología de los trópicos.
El efecto de “tipo fertilizante”, que el incremento en la concentración atmosférica
de CO2 ejerce sobre la fotosíntesis
La productividad fotosintética es la tasa de conversión de recursos de
crecimiento (energía solar, agua, nutrimentos) en biomasa, expresada en unidad
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Las selvas tropicales y el cambio climático
de área y tiempo. La productividad primaria de las plantas esta directamente
relacionada con la riqueza de especies. En todo el planeta, la biodiversidad de las
selvas Neotropicales no tiene paralelo y el cambio climático, a través del efecto
fertilizante que el incremento atmosférico en la concentración de CO2 ejerce sobre
la fotosíntesis, ha generado un proceso diferencial en la respuesta de crecimiento
de las especies a dicho estimulo. En esta forma, la relaciones planta-planta y
planta–animal, que se integraron en un proceso evolutivo bajo condiciones
preindustriales de concentración de CO2 (280 ppm de concentración atmosférica
de CO2), están siendo desbalanceadas a través del estimulo que el rápido
incremento en la concentración
atmosférica de CO2 representa para la
fotosíntesis. Las consecuencias de dicho proceso no han sido evaluadas; sus
profundas implicaciones para el ciclo global del carbono y por lo consiguiente el
cambio climático, están todavía lejos de ser comprendidas en su real dimensión.
El balance del ciclo global del carbono esta profundamente ligado a los
factores que limitan (disponibilidad de agua, luz y nitrógeno, fósforo y potasio) la
productividad primaria y la productividad primaria neta (PPN) en las selvas
tropicales es mayor cuando la temperatura se incrementa, pero declina cuando la
precipitación pluvial se hace mayor, como en el caso de las selvas tropicales
lluviosas. A una escala intermedia (entre biomas) la relación productividadbiodiversidad es frecuentemente uni-modal, con los picos de biodiversidad a
niveles intermedios de PPN. La investigación sobre los mecanismos naturales que
conectan el proceso de productividad primaria con la biodiversidad no ha sido
profundamente considerada, a pesar de ser la base para entender el problema de
cambio climático. Por ejemplo, los factores que tienen la capacidad de cambiar la
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Las selvas tropicales y el cambio climático
composición de especies y estructura de los ecosistemas, como es el caso de los
organismos invasores, la deposición de nitrógeno, la frecuencia de tala, la
fragmentación de la selva, la extinción local o definitiva de predadores, las
practicas alternativas de uso del suelo, y la variabilidad climática originada por el
cambio climático, son capaces de influir los procesos básicos de flujo de
nutrimentos que estructuran el complejo que dio origen a la fisonomía de un
determinado ecosistema. Dicha influencia puede ser en detrimento de el reservorio
de biodiversidad que las selvas neotropicales representan.
Los pasados 420,000 años, las plantas han crecido a una concentración
atmosférica de CO2 de 280 ppm (o menor). Si consideramos que el incremento de
CO2 en la atmósfera ha ocurrido en apenas 256 años (desde la Revolución
Industrial ,1750 hasta hoy día), éste ha sido mucho más rápido que los procesos
evolutivos en las plantas, particularmente para las especies de lento crecimiento
que tienen ciclos de vida más largos que las especies de rápido crecimiento. El
incremento en la concentración atmosférica de CO2 estimula el crecimiento de las
plantas; sin embargo, dicho estimulo es diferencial ya que plantas con ciclo de
vida corta y estrategias de rápido crecimiento son más sensibles a los incrementos
en la concentración de atmosférica de CO2, que las plantas de lento crecimiento y
ciclo de vida largo.
En cualquier hábitat, una planta individual es más probable que interactúe
con la planta vecina que con cualquier otro individuo de especie que se encuentre
en otra comunidad vegetal. En esta forma, y dado que el efecto fertilizante que el
CO2 ejerce sobre la fisiología de las plantas, ocurre a nivel de sotobosque (con la
plántulas que son la simiente de cualquier proceso de regeneración natural), el
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Las selvas tropicales y el cambio climático
rápido cambio en la concentración atmosférica de CO2 debe de ser un
determinante del incremento en la dinámica de regeneración de las selvas,
actuando a través de la respuesta diferencial de plantas que ocurren como
competidoras.
La relación entre la productividad primaria y la riqueza de especies (un
aspecto del concepto de biodiversidad) se puede expresar de la siguiente manera:
la productividad influencia la riqueza de especies. Un acuerdo general de la
mayoría de los autores en la literatura expresa que la productividad afecta la
biodiversidad. Sin embargo, no se han descrito mecanismos generales que
cuantifiquen dicha relación. A pesar de esta carencia, algunos mecanismos
pueden ser sintetizados. A continuación describiré los siguientes, destacando su
capacidad para afectar la capacidad de las selvas tropicales para almacenar
carbono y su sensibilidad a los efectos del cambio climático. (1) Los tipos de
vegetación de las selvas tropicales; (2) La regeneración natural de las selvas
prístinas y (3) La regeneración de la vegetación secundaria.
Los tipos de vegetación de las selvas tropicales
El tipo de vegetación es principalmente determinado por la disponibilidad de
agua, la condiciones edáficas (topografía y fertilidad del suelo) y la altitud. Por
ejemplo, en la Península de Yucatán, la disponibilidad de agua a través del
gradiente de precipitación pluvial que va de norte a sur, determina variaciones en
la composición y estructura de los diferentes tipos de vegetación. Así, de norte a
sur el gradiente de precipitación varia anual y geográficamente en un rango de 400
a 3000 mm. En un estudio reciente, conducido por White y Hoods (2004 Journal
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Las selvas tropicales y el cambio climático
of vegetation science 15:151 – 160) se muestra que existe una variación en la
composición florística de los tipos de vegetación que se encuentran en la
Peninsula de Yucatán, dicha variación muestra un gradiente que va de Oeste a
Este, el cual es consecuente con el gradiente de precipitación pluvial que se
describe para La Península de Yucatán. La variación florística y estructural que se
describió con anterioridad fue observada y reportada por primer vez por el gran
Botánico Mexicano Faustino Miranda, en el año de 1959.
Diversos autores han clasificado las selvas Neotropicales en función de la
precipitación pluvial, la temperatura y la altitud. La clasificación ha dividido las
selvas en ocho
grandes tipos-grupos, los cuales son estructural, florística y
fisonómicamente ampliamente diferentes. Las especies arbóreas, las cuales son
los principales reservorios de carbono, varían ampliamente en número y
composición florística entre los tipos de vegetación que conforman las selvas
Neotropicales (Figura 2). En esta forma, dada la gran biodiversidad arbórea, se
puede esperar un amplio espectro de respuestas al cambio climático. Hasta donde
mi conocimiento llega, no existe trabajo alguno que haya tomado en consideración
la biodiversidad de las selvas tropicales, y desde mi punto de vista, es un aspecto
critico para poder construir un modelo matemático con capacidad de predicción.
Considero que la comunidad científica debería de reflexionar que la relación
productividad fotosintética – biodiversidad es la clave para entender la influencia
humana sobre el clima que se ha dado por llamar cambio climático.
Durante el Pleistoceno, fenómenos de cambio climático afectaron de
manera profunda los patrones de precipitación pluvial, de forma similar a como ha
estado ocurriendo hoy día. La flora Neotropical como hoy la conocemos, fue
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Las selvas tropicales y el cambio climático
durante el período Mioceno, hace ya de 23 a 6 millones de años, más diversa que
la flora contemporánea. Adicionalmente, el período de tiempo durante el
Pleistoceno en el cual ocurrió el cambio climático, es del orden de millones de
años, y generó drásticos cambios de temperatura y en los patrones de
precipitación pluvial, ocasionando una reducción en el área que las selvas
tropicales cubrían en el planeta. El actual incremento en la concentración
atmosférica de gases de invernadero, ocurrió en apenas 256 años. Hasta la fecha
no se sabe qué es lo que realmente ocurrió y esta ocurriendo con el efecto de
dicho cambio tan vertiginoso. Su efecto sobre la regeneración de las selvas
tropicales es todavía una interrogante abierta. En la figura 3, presento un esquema
jerárquico de los factores implicados en la dinámica del reservorio de carbono de
las selvas tropicales. Las diferencias entre los tipos de vegetación y el tipo de uso
al que las selvas han sido sometidas son el principal determinante de el proceso
de regeneración. La influencia del incremento en la concentración atmosférica de
CO2 en la dinámica de las selvas tropicales, trabaja a través de dicho
determinante. Para poder construir un marco de entendimiento con valor de
predicción se debe de considerar la estructura que en la figura 3 se presenta.
La regeneración natural en selvas prístinas (dinámica de claros)
Por si misma, las relaciones de
competencia generan un estado de
desequilibrio que muestra oscilaciones en la identidad de las especies dominantes
en una comunidad vegetal. Este mecanismo permite la coexistencia de un mayor
número de especies de las que normalmente se esperaría observar en una
comunidad vegetal, considerando que los recursos de crecimiento son limitados.
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Las selvas tropicales y el cambio climático
La selva tropical
(1) Ubicación geográfica
(2) Comunidad vegetal (composición y estructura)
Selva tropical lluviosa
Selva tropical seca
(3) Impacto humano (a)
Sabana
Impacto natural (dinámica de claros) (b)
Gap
Concentración Atmosférica de CO2 (escala planetaria)
Impacto fisico
- Desde 1850, la deforestación
explica ~ 45 % del incremento en
la concentración atmosférica de
CO2 (Malhi et al. 2002)
Impacto ecofisiológico
- La emisión de carbono proveniente
del uso de combustibles fósiles, ha
sobrepasado
a
la
emisión
proveniente de la deforestación.
- El incremento en la concentración
atmosférica de CO2 acentúa la
capacidad
competitiva
y
de
crecimiento de las plantas trepadoras
- El incremento en la dinámica de
regeneración de las selvas decrece la
probabilidad de secuestro de carbono
Figura 3. Esquema de la estructura jerárquica de los factores que explican la capacidad de las
selvas tropicales para funcionar como sumideros de carbono. (1) Escala planetaria; (2)
Escala del paisaje; (3) Escala regional; (a) Impacto humano de carácter fisico, (b)
Proceso natural. Datos de Granados (2002) Ph.D. Dissertation Basel University
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Las selvas tropicales y el cambio climático
No es el todo claro si el mecanismo que he planteado con anterioridad,
determina o no la biodiversidad biológica de las selvas Neotropicales. Sin
embargo, debido a la gran biodiversidad presente en la selvas Neotropicales, el
actual incremento en la concentración atmosférica de CO2, favorece unas
especies en detrimento de otras (por ejemplo, especies de rápido crecimiento en
detrimento de especies de lento crecimiento). En este sentido se puede decir que
el cambio climático está afectando la biodiversidad. ¿ Cuáles son los mecanismos
de interacción general entre especies, que han sido afectados ?, es todavía una
interrogante sin respuesta. Por ejemplo, la ley de Yoda que determina las reglas
de elongación del tallo de las plantas, establece que en tanto el número de
competidores decrece, la biomasa de las plantas competidoras se incrementa. En
esta forma, las actuales condiciones de efecto fertilizante que las plantas han
vivido desde el inicio de La Revolución Industrial, deben de estar generando
desequilibrios en las relaciones planta – planta y planta – animal. ¿ Qué
mecanismos de competencia están siendo afectados y en qué procesos de las
comunidades vegetales ? Una amplia gama de respuestas puede listarse.
En 1994, Phillips y Gentry (Science 263:954-958) sugirieron en las selvas
tropicales la tasa de reclutamiento de las especies arbóreas parecía estarse
incrementando en todo el mundo. Sin embargo, y a pesar de que no todos los
expertos comparten esta proposición, no se discutía la posibilidad de que dicho
incremento en la tasa de reclutamiento arbórea podría estar mediado por el
incremento en la capacidad competitiva de las plantas trepadoras y especies
arbóreas de rápido crecimiento, lo cual podría estar relacionado con el incremento
en la concentración atmosférica de CO2. Cabe hacer notar que la fase de
20
Las selvas tropicales y el cambio climático
desarrollo juvenil en los árboles, es un paso critico en la regeneración de las
selvas y las relaciones entre especies, generadas a lo largo de millones de años,
influyen de manera determinante el éxito en el reclutamiento de las especies
arbóreas.
En el año 2002, Granados demostró con su trabajo de tesis Doctoral (2002
Ph.D. Dissertation Basel University) que las plantas trepadoras, tienen la
capacidad de tomar ventaja del incremento en la concentración atmosférica de
CO2; generando por exclusión competitiva, la dominancia de especies arbóreas de
rápido crecimiento en detrimento de las especies de lento crecimiento.
La tasa de reclutamiento de los árboles tropicales esta determinada por una
serie de factores entre los cuales los mas importantes son: el tamaño del tallo, la
edad de la planta, el tamaño del árbol, el daño físico y mecánico que una planta
puede sufrir y resistir, la densidad del rodal, y la disponibilidad de luz.
El sotobosque de las selvas tropicales es un medio ambiente muy
competitivo, en el cual la disponibilidad de luz varia ampliamente en tiempo,
espacio e intensidad. Es bien sabido, que el incremento en la concentración
atmosférica de CO2, estimula la eficiencia en el uso de recursos de crecimiento en
las plantas, lo cual incrementa la habilidad competitiva de las mismas. Por
ejemplo, el incremento atmosférico de CO2, reduce el punto de compensación de
luz del mecanismo fotosintético de las plantas. Esto se traduce bajo condiciones
severas de limitación en la disponibilidad de luz, en un efecto multiplicativo en la
producción relativa de biomasa. A este proceso fisiológico, hay que añadir el
hecho de que el efecto de tipo fertilizante, que el incremento en la concentración
atmosférica de CO2 ejerce sobre la actividad fotosintética, decrece con el tiempo y
21
Las selvas tropicales y el cambio climático
declina con la edad de la planta. Así, la regeneración natural de las selvas
tropicales, a través de la dinámica de claros, es susceptible de ser conducida
durante el restablecimiento de la estructura de la comunidad vegetal, a una
dominancia de especies arbóreas de rápido crecimiento en detrimento de las
especies de lento crecimiento. En esta forma, y debido a que las especies de
rápido crecimiento almacenan menos carbono por unidad de superficie y tiempo,
es probable que las selvas tropicales estén disminuyendo su papel como sumidero
de carbono, e incrementándolo como fuente del mismo. Las consecuencias de
dicho proceso para el ciclo global del carbono y el clima del planeta son aún una
interrogante abierta que debería de ser una prioridad en la investigación sobre
selvas tropicales.
Es importante hacer notar que el mecanismo a través del cual las plantas
trepadoras pueden influir el papel de las selvas tropicales como sumidero de
carbono, es una relación planta – planta que se generó a través millones de años.
Es por esto, que dada su dependencia de soporte físico (al crecer sobre las
plantulas de los árboles les causan daño o retraso en su crecimiento), las plantas
trepadoras representan una importante fuerza selectiva para la sobrevivencia y
diversidad de las especies arbóreas. El incremento en la concentración
atmosférica de CO2 esta rompiendo el engranaje selectivo que existía en las
comunidades vegetales tropicales. De tal forma que la presencia de las plantas
trepadoras
puede
incrementar
la
mortalidad
de
las
especies
arbóreas
(particularmente a las de lento crecimiento), tendiendo como consecuencia el
decremento en la capacidad de almacenamiento de carbono.
22
Las selvas tropicales y el cambio climático
Estudios recientes en las selvas Neotropicales, han mostrado que en un
período de 30 años, la dominancia de las plantas trepadoras se ha incrementado
(Por ejemplo, Phillips y colaboradores (2005) Ecology 86(5) 1250 - 1258), este
hecho apoya la hipótesis original de Phillips y Gentry, además de los trabajos de
Granados y Körner (2002 Global Change Biology 8:1109-1117) y la tesis doctoral
de Granados (2002 Ph.D. Dissertation Basel University).
Las selvas tropicales intactas, las cuales son ya prácticamente inexistentes,
almacenan una gran cantidad de carbono, el cual se acumula en la madera por
centurias. Sin embargo, desde La Revolución Industrial se ha perdido
aproximadamente del 20 – 30 % de la cobertura original de las selvas tropicales
en el planeta. Adicionalmente, el período de residencia del carbono en las selvas,
el cual depende de la longevidad de las especies y el tipo de vegetación es un
aspecto que no se considera en la mayoría de los estudios que trabajan el efecto
del cambio climático en las selvas tropicales.
Dependiendo de la estrategia de vida (especies pioneras vs. especies no
pioneras) los estudios muestran un rango de longevidad para las especies
arbóreas tropicales, que va de los 8 a los 1400 años. Las estimaciones para la
longevidad de las especies pioneras esta en el rango de 8 40 años, y para las
especies no pioneras entre
los 200 – 1400 años. Cabe destacar, que el
incremento en la concentración atmosférica de CO2 ha ocurrido en apenas 256
años. Los criterios de las políticas de forestación, no consideran este aspecto del
cambio climático.
La longevidad de una especie determina el período de residencia del
carbono en la selva. Esto tiene una implicación directa en el tamaño del reservorio
23
Las selvas tropicales y el cambio climático
forestal ya que aproximadamente el 50 % del carbono, se encuentra en la madera
de los árboles que conforman el dosel de la selva. Las especies arbóreas de dosel
normalmente representan una proporción menor del total de árboles en un rodal.
Así, y como ha sido demostrado por Granados y Körner (2002 Global Change
Biology 8:1109-1117) y Granados (2002 Ph.D. Dissertation Basel University), bajo
condiciones de regeneración por claros, el crecimiento y competitividad de las
plantas trepadoras, estimulado por el incremento en la concentración atmosférica
de CO2 tiene una influencia negativa en el crecimiento de los árboles y en su
respuesta al estimulo generado por el CO2 atmosférico. Esto se traduce en un
decremento en la capacidad de almacenamiento de carbono de las selvas
tropicales. En la Figura 4, se sintetizan los mecanismos generales que describen
el efecto del incremento en la concentración atmosférica de CO2. Como se puede
interpretar de la figura, cuando en una selva tropical completamente estructurada,
un árbol cae, se abre un área en el dosel de la comunidad vegetal que permite la
entrada de luz al sotobosque de la selva. En este momento se inicia un proceso
sucesional, determinante para la identidad de la especie arborescente que
restablecerá nuevamente la cobertura del dosel. La presencia de plantas
trepadoras puede detener el proceso sucesional en etapas serales tempranas,
favoreciendo árboles de rápido crecimiento y ciclos de vida corto, en detrimento de
árboles de lento crecimiento y ciclos de vida largo. Dicho mecanismo esta
generando la reducción en el período de residencia del carbono en las selvas.
Este daño ecofisiológico sobre las selvas tropicales, no ha sido estudiado a
profundidad. Su efecto para el funcionamiento del ciclo global del carbono, ha sido
despreciado. ¡ Urge atender la carencia de conocimiento en este sentido !.
24
Las selvas tropicales y el cambio climático
Sucesión de la vegetación secundaria
Comparada con la ecología de las selvas prístinas, el funcionamiento de la
vegetación
secundaria
es
profundamente
diferente
y menos
predecible.
Actualmente, la vegetación secundaria es la forma más común de etapa seral de
las selvas tropicales. En general la diferencia en el funcionamiento entre la
vegetación prístina y la vegetación secundaria se encuentra en el número de
especies que interaccionan, las cuales son más diversas en la vegetación
secundaria. En un mundo en donde el incremento en la concentración atmosférica
de CO2 ha generado un efecto de tipo fertilizante sobre la actividad fotosintética, la
regeneración de la vegetación secundaria es particularmente susceptible de ser
influenciada por dicho efecto. Esto, a través de hacer más profundas las
interacciones de competencia entre las especies interactuantes. A esto, se puede
añadir el hecho de que la abundancia de las plantas trepadoras es mayor en
rodales jóvenes que en etapas serales tardías. Así mismo, la presencia de
ninguna especie de liana esta restringida a etapas serales tempranas. Por el
contrario, las especies de árboles de lento crecimiento se encuentran
normalmente
excluidas
de
las
etapas
serales
tempranas.
25
Árboles
Árboles no-pioneros
No-pioneros
- Ciclo de vida largo
- Lento crecimiento
- Escasos
Árboles pioneros
Impacto de las lianas
en la dinámica de
la selva
Sotobosque
Claro
Alto
Plántulas
No pioneros
Dominancia de las
especies pioneras
pioneros
Baja
Densidad de lianas
(por 20 m2)
Factores de sobrevivencia
-Reserva en semilla
- Daño físico
- Herbivoria
- Plagas
- Sequía
- Sombreado
- Competencia
- Tasa relativa de
crecimiento
Estructura de la selva
bajo incremento en la
concentración
atmosférica de CO2
Capacidad de las selvas
para almacenar carbono
-Ciclo de vida corto
-Crecimiento rapido
-Abundantes
Pioneros
Dosel
Bajo
Dinámica de claros
Densidad arbórea (por 20 m2)
Efecto del CO2
Historia natural del
sitio donde se
formó el claro
-
Abundancia natural
de las plántulas
-
Efecto de la ley de
Yoda sobre la
sobreviencia
Alta
Dominancia de las
especies no-pioneras
Figura 4. Mecanismo general que explica el probable impacto de las plantas trepadoras sobre la dinámica de regeneración de las
selvas tropicales. Granados 2002 Ph.D. Dissertation Basel University.
Las selvas tropicales y el cambio climático
Por otro lado, la conversión de selvas prístinas en vegetación secundaria ha
mostrado que resulta en la perdida de la materia orgánica contenida en el suelo. El
contenido de materia orgánica en el suelo es el principal determinante de la
fertilidad del mismo y un aspecto clave para entender la temporalidad del efecto
fertilizante del incremento atmosférico de CO2 sobre la fotosíntesis. Cabe aquí
destacar, que la disminución del contenido de materia orgánica que reduce la
fertilidad del suelo se refleja en la vegetación y es en detrimento de la capacidad
de las selvas tropicales para almacenar carbono, ya que las lianas y otras
especies de rápido crecimiento están igualmente representadas en selvas
tropicales con suelos fértiles e infértiles. Por el contrario, los árboles de mayor
tamaño y mas longevos son más frecuentes en suelos fértiles. Se ha sugerido que
la regeneración de la vegetación secundaria puede ser usada como sumidero de
carbono, yo sugiero una revisión profunda de dicho objetivo del protocolo de
Kyoto.
Las selvas tropicales como sumidero de carbono
Tanto en la dinámica de claros como durante la sucesión secundaria, la
regeneración de la selva confronta interacciones planta – planta y planta – animal.
Dichas interacciones de competencia determinan la fase juvenil de establecimiento
de los árboles tropicales. La fase juvenil de las especies arbóreas es la fase en la
cual se determina la tasa de reclutamiento de los árboles tropicales, esto sucede
en el sotobosque de la selva y es también función de las condiciones locales de
uso y desarrollo de determinado tipo de vegetación. Sin embargo, otros aspectos
como la latitud, la heterogeneidad topográfica y los períodos de sequía son
27
Las selvas tropicales y el cambio climático
también importantes, pero estos son determinados por procesos de escala
planetaria (patrones de precipitación pluvial, estacionalidad, etc.). Por ejemplo, las
tasas de reclutamiento arbóreo que son lentas, son función de la productividad
primaria y ésta, es función de la posición geográfica, dada principalmente por la
variación planetaria en la precipitación pluvial. En esta forma, selvas que son
intrínsecamente de bajas tasas de reclutamiento arbóreo son también diferentes
en estructura y composición, y la estructura y composición de una selva esta
directamente relacionada con la cantidad de carbono fijada en ella, es decir su
capacidad para funcionar como sumidero de carbono (Figura 3, 4).
La civilización humana actual, confronta una de las mayores consecuencias
de su desarrollo, el cambio climático. Dado su carácter abrupto, el rápido
incremento en la concentración atmosférica de CO2 representa un cambio
profundo en la disponibilidad de un factor de crecimiento. Este hecho, esta
desestabilizando las asociaciones vegetales que se encuentran en las selvas
tropicales.
La actual concentración de CO2 en la atmósfera se incrementó en una
escala de tiempo que corresponde a procesos ecológicos. Durante épocas
pasadas, la concentración atmosférica de CO2 varió en un rango de 200 a 400
ppm y durante estos períodos, el cambio en la concentración de CO2 no pareció
estar asociado a colapsos en las comunidades vegetales o eventos de extinción
de especies. Por el contrario, dichos cambios estuvieron asociados con
incrementos en la diversidad de plantas. Sin embargo, los cambios en la
concentración atmosférica de que hablo ocurrieron en una escala de tiempo de
millones de años, la cual corresponde a una escala temporal de carácter evolutivo,
28
Las selvas tropicales y el cambio climático
situación profundamente diferente al actual cambio en la concentración
atmosférica de CO2, el cual ha ocurrido de manera mucho mas rápida, que en los
procesos evolutivos de muchas especies de plantas y animales. Considero que la
conexión que existe entre el proceso de regeneración de las selvas y la
biodiversidad es la clave para poder entender el efecto del incremento en la
concentración atmosférica de CO2 sobre la dinámica de las selvas tropicales, y por
lo tanto en el ciclo global del carbono.
Las tasas de reclutamiento de las especies se relacionan con la variabilidad
del hábitat, y las bajas tasas de reclutamiento en los trópicos, vistas a través de
grandes distancias sugieren que las densidades poblacionales de algunas
especies están limitadas por procesos únicos, probablemente asociados a
procesos de dispersión. Si la biodiversidad es mantenida a través de un
compromiso entre reclutamiento y habilidad competitiva; entonces, el incremento
en la concentración atmosférica de CO2 debe de estar teniendo un profundo efecto
negativo en la biodiversidad y un efecto determinante en la composición de las
selvas tropicales. Las predicciones para el flujo de carbono provenientes de las
selvas tropicales y hacia las selvas debe de considerar dicho efecto sobre la
cambiante composición y dinámica de las supuestas selvas prístinas. Un estudio
reciente, llevado a cabo en una selva prístina de la Amazonia, demuestra un
cambio no aleatorio en la composición florística del rodal estudiado. Este cambio
muestra que muchos géneros a los cuales pertenecen especies de rápido
crecimiento están incrementando su área basal (Por ejemplo,
Laurance y
colaboradores. 2004 Nature 428:171-175).
29
Las selvas tropicales y el cambio climático
La temporalidad del efecto fertilizante que el incremento en la concentración
atmosférica de CO2 ejerce sobre la fotosíntesis.
Otro importante aspecto del incremento atmosférico de CO2, es el carácter
temporal de su efecto sobre la biota. La respuesta en crecimiento de las plantas al
estimulo sobre la fotosíntesis que ejerce el incremento atmosférico de CO2 es no
lineal, con la máxima respuesta dependiente de la tasa de emisión de CO2 a la
atmósfera.
Dado el tamaño relativamente pequeño del reservorio atmosférico de
carbono, este es particularmente sensible a cualquier decremento de el reservorio
de carbono biosferico y el reservorio fósil de carbono (reservas de petróleo), se
encuentra, desde la Revolución Industrial, en un proceso de transformación
(explotación-consumo) a una tasa que no tiene precedente en la historia evolutiva
del planeta. Si el incremento en la concentración atmosférica de CO2 esta
acelerando la dinámica de regeneración de las selvas tropicales, la tasa de fijación
de la biosfera (su función como sumidero de carbono) debe de estar cambiando, y
dicho cambio esta en la dirección de decrecer su papel como sumidero de
carbono, incrementando al mismo tiempo su función como fuente del mismo. Bajo
el estado actual de conocimiento, es imprescindible expresar que existe una
profunda necesidad de realizar experimentación in situ en selvas tropicales para
poder construir un marco de entendimiento amplio que permita predecir la
respuesta de las selvas tropicales al cambio climático.
Es completamente desconocido, cómo el incremento en la concentración de
CO2 influencia el crecimiento y desarrollo de los árboles adultos. Resultados de un
limitado número de experimentos llevados a cabo fuera de los trópicos sugieren
30
Las selvas tropicales y el cambio climático
que al mismo tiempo que los árboles incrementan su edad, reducen su
sensibilidad al incremento atmosférico en la concentración de CO2. El único
trabajo realizado con árboles tropicales es una investigación llevada a cabo en La
Isla de Barro Colorado, Panamá (Würth y colaboradores 1998 Functional Ecology
12:886-895), en la que se trabajó con grupos de hojas a las cuales se les dejo
desarrollarse en un ambiente con altas concentraciones de CO2 (360, experimento
control vs. 700 ppm, tratamiento). El trabajo reveló una inmediata acumulación de
carbohidratos no estructurales (CNE), a pesar del hecho de que las hojas
estuvieron siempre unidas a la rama de los árboles, la cual se puede considerar un
sumidero infinito de carbono para las pocas hojas consideradas en el experimento.
Otro aspecto a considerar para entender a las selvas tropicales como
sumideros de carbono, es el hecho de que cada organismo vivo tienen un punto
máximo de tamaño al que puede crecer. La curva de crecimiento de cualquier
organismo muestra dicho punto de inflexión en la cual su respuesta de crecimiento
se hace igual a cero. En este sentido, se puede hablar de una limitante espacial y
temporal para el cual los árboles tropicales pueden acumular carbono en la
madera. Si dicha limitante espacio temporal se considera a nivel de comunidad
vegetal, la relación de acumulación de biomasa se vuelve denso-dependiente.
La
primera
evidencia experimental de que
el incremento en
la
concentración atmosférica de CO2 induce una respuesta que declina con el tiempo
fue presentada por Bazzaz y colaboradores (1995 Proceedings of the national
academy of sciences of the U.S.A. 98(18):8161-8165). A pesar, de que dicho
trabajo fue llevado a cabo con plántulas, los resultados concuerdan con el trabajo
reportado por Hattenschwiller y colaboradores (1997 Global Change Biology
31
Las selvas tropicales y el cambio climático
3:436-471), quien describe que las respuestas de árboles adultos al incremento en
la concentración atmosférica de CO2, declina con la edad del árbol.
¿ Durante qué período del ciclo de la vida de un árbol, el incremento
atmosférico en la concentración de CO2 será critico para la regeneración de la
selva tropical ? y ¿ Cómo este punto critico en el desarrollo de la vida de un árbol
determina su capacidad competitiva ?. ¡ Estos cuestionamientos son una prioridad
para la ciencia dada la actual crisis ambiental que el planeta vive !
El carácter temporal de la respuesta en crecimiento de las plantas al
incremento en la concentración atmosférica de CO2 se puede traducir en términos
de la curva de crecimiento de la planta en cuestión. Así, la respuesta en
crecimiento de las plantas al incremento atmosférico en la concentración de CO2
es no-lineal, con el grado de no linealidad, independiente de la disponibilidad de
luz y la identidad de la especie en cuestión. ¡ El mayor efecto del incremento en la
concentración atmosférica de CO2 esta ocurriendo ahora mismo !, en el rango de
concentración preindustrial (280 ppm de CO2) y 420 ppm de CO2; concentración
que es solamente 40 ppm mayor a la concentración actual. Mas allá de 420 ppm,
la respuesta en crecimiento de las plantas declina teniendo el punto de inflexión a
560 ppm de concentración atmosférica de CO2. Puedo así afirmar que el más
profundo efecto de la influencia humana sobre la biosfera esta ocurriendo ahora
mismo, y su efecto multiplicativo y negativo sobre el clima es algo que esta fuera
del alcance del entendimiento de los científicos en la actualidad. Obtener un marco
de entendimiento con valor predictivo sobre la respuesta de las selvas
Neotropicales al cambio climático, requiere considerar la determinación de las
curvas de crecimiento de las especies arbóreas, como respuesta al estimulo de
32
Las selvas tropicales y el cambio climático
crecimiento que el efecto fertilizante del incremento en la concentración
atmosférica de CO2 ejerce sobre la fotosíntesis.
El incremento exponencial de origen Industrial en la concentración
atmosférica de CO2 no tiene paralelo en la historia evolutiva del planeta, sus
efectos no han sido clarificados del todo porque el trabajo de investigación
realizado hasta la fecha contiene poco o nada de consideración en relación a la
capacidad de la biosfera para compensar cambios a nivel global. El método
experimental propuesto por Granados y Körner (2002 Global Change Biology 8:
1109-1117) permite la construcción de un esquema global de trabajo con alto valor
predictivo. Por ejemplo, la figura 5 (a) muestra resultados de dicho trabajo. Dos de
tres combinaciones de especies muestran su máxima respuesta en crecimiento a
560 ppm de concentración de CO2 (Figura 5 c). Sin embargo, y a pesar de la
apariencia lineal de la tercera combinación de especies (Ceratophytum y Thinouia,
la mediana y la mas pequeña en tamaño), esta es también no-lineal, porque a 700
ppm, no se diferencia estadísticamente de las respuestas gráficamente no
lineales. Así mismo, considero que el uso de el método usado por Granados y
Körner (2002) permitiría ligar numéricamente, la respuesta de crecimiento de las
plantas al incremento en la concentración atmosférica de CO2 con el crecimiento
exponencial de origen Industrial. Dicho método permite un mejor entendimiento
de el efecto del cambio climático sobre la biosfera.
La reversibilidad del cambio climático
Durante la Ultima Glaciación Máxima (UGM), cuando se presentó el último
pico del período glaciar, se inició un período de variabilidad climática que
33
Las selvas tropicales y el cambio climático
incrementa la temperatura del planeta y posibilitó por primera vez que el hombre
cambie su actitud hacia el entorno natural que le rodea. Esto sucede
aproximadamente 20,000 años A.C. De esta forma, se posibilitó un proceso de
migración humana, (climáticamente imposible durante el período glacial), que
desemboca en cambios culturales en los diversos grupos humanos que poblaban
la tierra. Este proceso climático de escala global determinó el punto de partida del
desarrollo cultural humano hasta nuestros días. Actualmente, el desarrollo cultural
humano esta generando un proceso de variabilidad climática, del cual aún no
entendemos la totalidad de su alcance. Para confrontarlo, la sociedad humana
deberá cambiar los procesos de base en la civilización. Con dichos procesos me
refiero a la base química (petróleo) para obtener energía, por otro que no genere
procesos de combustión, los cuales son los responsables del incremento
exponencial de gases de invernadero en la atmósfera. Otra alternativa podría ser
34
Las selvas tropicales y el cambio climático
30
a
20
+ 23 %
10
- 3%
+ 48 %
Biomasa (g)
0
30
b
20
HL
10
0
LL
c
Gonolobus + Thinouia
10
Gonolobus + Ceratophytum
Ceratophytum + Thinouia
5
0
280
420
560
700
Concentración de CO2 (ppm)
Figura 5. Respuesta no lineal del crecimiento de las plantas, al incremento lineal de la concentración
atmosférica de CO2 (a) Biomasa total de las plantas; (b) Biomasa en función de la disponibilidad de
luz (c) Biomasa en función de la combinación de especies. Datos de Granados y Körner (2002
Global Change Biology 8:1109-1117).
35
Las selvas tropicales y el cambio climático
la generación de una solución tecnológica (crear un sumidero de carbono) que
permita mantener la concentración atmosférica de gases a concentraciones
constantes (como la preindustrial), lo cual es hasta hoy día socioeconomicamente
impractico.
El fenómeno de cambio climático confronta a la sociedad humana consigo
misma, ya que el desarrollo económico a través del consumo, el cual se mide
como el consumo domestico bruto, GDP (Gross Domestic Consumption) por sus
siglas en ingles, esta directamente relacionado con el crecimiento económico de
los países (bienestar económico) y a su vez es responsable directo del incremento
en la emisión de gases de invernadero. En esta forma, la relación hombrenaturaleza se encuentra en un punto critico, que de no encontrarse una solución
puede generar graves e irreversible consecuencias para el futuro desarrollo de la
humanidad.
Cualquier sistema vivo, existe dentro de una rango de factores en el cual,
se mantiene con las mismas características que le dieron origen a través del
proceso evolutivo. La vida como la conocemos en la biosfera puede existir en dos
extremos de temperatura, a bajas temperaturas (-10 oC) y a altas temperatura (60
o
C). Fuera de este rango ya no se estaría hablando del fenómeno vida que
conocemos y del cual formamos parte. En este sentido cabe preguntarse ¿ Es el
fenómeno de cambio climático, en el punto actual que se encuentra, reversible ?.
Hasta dónde el estado del conocimiento se encuentra, no existe científico alguno
que pueda medir dicho estado. Por el contrario, existe una gran incertidumbre en
relación a qué es lo que esta pasando con la variabilidad climática y qué es lo que
36
Las selvas tropicales y el cambio climático
en el futuro sucederá. Es un hecho que existe un impacto humano sobre el clima,
pero no se sabe cual es su alcance.
Se han propuesto opciones de macro-ingeniería para reducir las emisiones
de CO2 a la atmósfera, entre estas se cuenta la inyección de CO2 a altas
presiones al subsuelo de la tierra, su dilución en el mar, acelerar su absorción
mediante el cultivo de algas desarrolladas en condiciones de fertilización, reflejar
los rayos del sol a la atmósfera y estabilizar el incremento en el nivel medio del
mar. Sin embargo, a la fecha ninguna de estas aparentemente desproporcionadas
ideas, se encuentran en la corriente principal de las políticas mundiales sobre
cambio climático. Por el contrario, existe una política de forestación, que como se
discutió al principio de este articulo, no es siquiera una medida de mitigación y si
esta siendo una fuente de CO2 y un factor biogénico que contribuye al incremento
de temperatura del planeta; por lo tanto, a la variabilidad climática que
observamos hoy día y que se ha dado por llamar cambio climático.
Ante la carencia experimental (datos mesurables) de información en
relación a la plasticidad de la biosfera para adaptarse a cambios en los ciclos
biogeoquímicos (por ejemplo, cambios en las tasas de intercambio entre
reservorios), hablar de si el fenómeno de cambio climático es o no reversible
resulta especulativo. Hasta el momento, se observa un efecto cada vez más
profundo de las actividades humanas sobre el clima del planeta. Cambiar dicho
efecto, es una problemática de carácter socioeconómico y no científico.
37