Las hojas de los árboles tienen la misma temperatura interna desde la tundra a los trópicos
[ Traducción del artículo de National Geographic Tree Leaves Keep the Same Temperature from Tundra to Tropics. ]
Un abeto de la tundra y un pino caribeño no podrían vivir en ambientes más diferentes. Pero a pesar de sus hábitats opuestos tienen algo esencial en común: la temperatura de sus hojas. Durante el año sus hojas logran mantenerse a una temperatura promedio de 21 grados Celsius, ideal para la fotosíntesis.
El sorprendente hallazgo es de un estudio en 39 árboles por Brent Helliker y Suzanna Richter de la Universidad de Pensilvania. La pareja observó especies caducifolias y de hoja perenne en todo el continente norteamericano desde el norte helado hasta el sur vaporoso.
Calientan sus hojas si hace frío y las refrescan si hace calor
Parecería fácil medir la temperatura de una hoja directamente, pero el problema es de escala. Tendríamos que tomar lecturas de cientos de hojas para obtener una medida razonable para un solo árbol. En su lugar, Helliker y Richter optaron por un enfoque inusual e indirecto: analizaron la proporción de dos formas de oxígeno, O16 y O18, en la madera de los anillos de los árboles.
El cuento de O16 y O18
Trabajar con madera parece extraño si quieres estudiar hojas, pero es que las proporciones de oxígeno en ambas están interrelacionadas. Las moléculas de agua de cualquier hoja contienen una mezcla de los dos isótopos de oxígeno. Durante la fotosíntesis, las hojas usan esta agua para producir azúcares, que luego se usa en otras partes del árbol para construir moléculas más complejas, como la celulosa. Y mientras todo esto pasa, la proporción de O16 y O18 sigue igual. Así que si mides la proporción de oxígeno en un anillo de árbol, estás indirectamente retrocediendo en el tiempo para medirlo en las hojas cuando ese anillo en particular fué formado.
La proporción de O16 y O18 está estrechamente ligada a la temperatura y humedad. La temperatura ambiente afecta la abundancia relativa de ambas formas en el agua de lluvia, y por lo tanto en las hojas. Y cuando el aire es menos húmedo, la forma O16 más ligera se evapora de la hoja más rápidamente que la O18 más pesada. Esto significa que altos niveles de O18 respecto a su contraparte más leve son signos de temperaturas más altas y una mayor humedad. También significa que si tienes la proporción de oxígeno y sabes como era la humedad del aire, también puedes averiguar cuan calientes deben haber estado las hojas.
Mantienen una temperatura constante mediante evaporación del agua y reflejo de la luz.
Eso es exactamente lo que hicieron Helliker y Richter. Cuando empezaron su experimento, Richter ya había recogido grandes muestras de madera de anillo de árbol para un estudio separado y tenía las proporciones de oxígeno para todos ellos. Los árboles de la muestra fueron todos elegidos porque vivían cerca de las estaciones meteorológicas que habían estado recolectando datos sobre el clima local y los patrones de lluvia, por lo que el dúo tenía medidas de humedad también.
Usando sus datos, mostraron que la temperatura promedio de las 39 especies fue de 21.4°C, con variaciones de un par de grados más o menos. Helliker y Richter creen que esto representa el punto donde la fotosíntesis es más eficiente.
Sin embargo, esto no significa que las hojas permanezcan a la misma temperatura durante todo el día o temporada, sino más bien 21°C es más un objetivo a largo plazo que el árbol alcanza en promedio en el transcurso de un año. Él adapta las hojas para mantenerlas en la mejor temperatura para la fotosíntesis, pero esto necesita ser equilibrado contra otros requisitos, como la necesidad de absorber suficiente CO2. Debido a estas demandas a menudo competitivas y los caprichos del ambiente, las temperaturas de las hojas pueden y oscilarán con el tiempo. Pero lo hacen alrededor de la marca ideal de 21 grados.
Todo bajo control… y sin gastar una gota de combustible
Para mantener sus fábricas verdes a esta temperatura ideal, los árboles calientan sus hojas en clima frío y las refrescan si hace calor. Los mamíferos y las aves, los llamados animales de «sangre caliente», también logran mantener una temperatura interna constante independientemente del medio ambiente. Pero lo hacemos quemando combustible para generar nuestro calor. Los árboles usan una estrategia diferente: Mantienen sus hojas a una temperatura constante únicamente mediante la manipulación de procesos físicos como evaporación del agua y reflejo de la luz.
Cuando hace calor, las hojas liberan agua, que las enfría a medida que se evapora de su superficie; Efectivamente, sudan. Las hojas también pueden colgar en ángulos bajos donde capturan menos del sol, o rebotan parte del calor lejos con pelos reflectantes. En condiciones más frías, los árboles tienden a juntar más sus hojas, lo que reduce la velocidad a la que las hojas individuales pierden calor. Es el mismo principio que hace a las manoplas más abrigadoras que los guantes y los pingüinos acurrucados entre sí más calentitos que los vagabundos solitarios.
Estas adaptaciones han permitido a los árboles colonizar el planeta, a través de sus más diversos ambientes. Pero la idea de que podrían ayudar a los árboles a regular la temperatura de sus hojas es nueva. Algunos otros estudios apoyan esta conclusión. Uno encontró que las hojas de coníferas en una montaña americana fría eran cerca de 5-9°C más calientes que el aire circundante. Otro equipo tomó imágenes térmicas de un bosque suizo y encontró que el dosel era 4-5°C más cálido que el aire fresco alpino.
Los nuevos resultados dan de cara contra la suposición histórica de que las condiciones dentro de las hojas están determinadas por el aire que las rodea, tanto en temperatura como humedad. Muchos científicos del clima utilizan las proporciones de oxígeno de los anillos de los árboles para reconstruir las temperaturas ambientales de climas pasados. Pero ese enfoque se basa en una estrecha coincidencia entre temperaturas de hojas y aire, una combinación que este nuevo estudio pone en duda.
Traducción del artículo original de National Geographic: Tree leaves keep the same temperature from tundra to tropics.
Referencia científica: Helliker, B.R., Richter, S.L. (2008). Subtropical to boreal convergence of tree-leaf temperatures. Nature DOI: 10.1038/nature07031
Traducción e ilustración: Diego Weissel
