Imprimir Republish

Botánica 

Por el camino inverso

Un estudio indica que ciertos árboles de Serra da Mantiqueira captan agua por las hojas y la transportan hacia el suelo

Entre nubes: la neblina se adensa sobre un tramo de bosque atlántico en Serra da Mantiqueira, en el interior de São Paulo

Rafael Oliveira/ UnicampEntre nubes: la neblina se adensa sobre un tramo de bosque atlántico en Serra da Mantiqueira, en el interior de São PauloRafael Oliveira/ Unicamp

desde Campos do Jordão

En una expedición realizada a comienzos del mes de mayo a Serra da Mantiqueira, el biólogo Paulo Bittencourt se detuvo ante un arroyo de agua fría y cristalina, en un camino de tierra situado entre estancias de cría de ovejas cercanas al Parque Estadual de Campos do Jordão. “Es agua que se puede tomar, pues no es posible que esté contaminada. Viene de allá arriba”, dijo, apuntando hacia el lugar en donde nace el riacho, a unos 2 mil metros de altura, en un cerro cubierto por un monte de árboles bajos y de hojas pequeñas. “Son arroyos que bajan de la sierra para alimentar y mantener estables a los ríos mayores de abajo”, explicó. Bittencourt realiza su maestría en la Universidad de Campinas (Unicamp) bajo la dirección del ecólogo Rafael Oliveira, quien trabaja para cuantificar el aporte de este tipo poco conocido de bosque atlántico al abastecimiento de agua en la zona de Vale do Paraíba.

“Existe una importante relación entre estos montes y las cabeceras de ríos situadas en Serra da Mantiqueira”, afirma Oliveira. Sin esa vegetación, que constituye el llamado bosque tropical montano nebular, la neblina que sube la sierra avanzaría continente adentro, cargando consigo la humedad que obtiene debido a la evaporación de los ríos y a la transpiración de las plantas en el valle. Los pequeños bosques nebulares situados en las laderas montañosas retienen la humedad cuando el vapor de la neblina se condensa en gotas sobre sus hojas y se escurre hacia el suelo. Estudios realizados en bosques nebulares tropicales de Costa Rica sugieren que la captación de agua de la neblina que efectúan los árboles puede contribuir con hasta un 30% del volumen de los ríos de una región.

Pero una parte menor del agua de la neblina regresa al suelo de un modo sorprendente: por dentro de los árboles. En un artículo publicado online en marzo en la New Phytologist ‒que aparecerá en la portada de la edición de julio–, el equipo de Oliveira demuestra que, cuando el suelo se encuentra seco y la neblina aparece, las hojas de casca-de-anta – Drimys brasiliensis, el árbol más abundante en esos montes– son capaces de absorber el agua que se precipita en su superficie. Los investigadores observaron que el sistema vascular de los árboles conduce el agua hasta sus raíces y libera una parte en el suelo. Según Oliveira, es la primera vez que se observa esta forma de transporte de agua en árboles tropicales. “Esta constatación altera la manera en que observamos la interacción entre los árboles y la atmósfera”, afirma.

Hasta hace poco tiempo, se creía que era imposible que los árboles absorbieran agua por las hojas. Al fin y al cabo, la superficie de las hojas está cubierta por una fina capa de cera impermeable llamada cutícula, que evita la pérdida de agua hacia el ambiente. Pero en los últimos tiempos, según el botánico Gregory Goldsmith, de la Universidad de California en Berkeley, se han detectado 70 especies de plantas con hojas capaces de absorber agua.

La botánica Aline Lima confirmó la absorción de agua por parte de las hojas durante su maestría, bajo la dirección de Oliveira, que integró el proyecto Biota Gradiente Funcional, financiado por la FAPESP. Lima goteó agua con cristales fluorescentes sobre hojas de casca-de-anta en un invernadero, y luego observó en el microscopio el camino que recorrió el líquido elemento. Mediante este trabajo se comprobó que el agua atraviesa la cutícula y penetra en las hojas. Según Oliveira, estudios recientes realizados en Alemania muestran que los cristales de cera de la cutícula son dinámicos. En una atmósfera muy húmeda, se reordenan y las hojas se vuelven permeables.

A contramano
Estos resultados contrarían lo que se lee en los libros didácticos de biología. En ellos se enseña que el flujo de agua en las plantas sigue un sentido único. Según la visión clásica, las hojas siempre están transpirando, perdiendo agua en dirección al aire a través de los estomas, unos orificios situados en la superficie inferior de las mismas, que se abren y se cierran de acuerdo con la disponibilidad de luz y de agua. Como alguien que sorbe un líquido por una pajilla, la pérdida de agua por la transpiración ejerce una fuerza de succión en el interior de los vasos conductores, con lo cual el agua sube hasta las hojas, mientras se extrae más agua del suelo a través de las raíces. “Es lo que la mayoría de las plantas hace constantemente”, explica Oliveira. Estudios sugieren que hasta el 50% de la humedad que circula en la atmósfera en ciertas regiones proviene de la transpiración de sus selvas.

Una imagen de microscopía muestra que el agua atraviesa la cutícula  y penetra en la hoja cuando la atmósfera está saturada

Rafael Oliveira/ UnicampUna imagen de microscopía muestra que el agua atraviesa la cutícula…Rafael Oliveira/ Unicamp

Sin embargo, en los últimos años, algunos investigadores han empezado a observar que este flujo puede invertirse en situaciones en que el aire se encuentra más húmedo que la tierra. El biólogo Todd Dawson, quien dirigió a Oliveira durante su doctorado en la Universidad de California en Berkeley, describió en 2004 de qué manera trasportan agua a contramano las secuoyas.

Los bosques de secuoyas, unos árboles de hasta 115 metros de altura, se encuentran en zonas de California donde cae una cantidad de lluvia comparable a la del semiárido nordestino brasileño. Lo que salva a estos árboles de la sequía es la neblina proveniente del mar, que satura el aire de vapor de agua. En tales condiciones, las hojas de las secuoyas absorben agua y paran de transpirar, y así cesa el flujo de abajo hacia arriba. Al mismo tiempo, la sequedad existente en el interior del tronco crea una fuerza de succión capaz de succionar el agua de la atmósfera hacia abajo, hasta que el árbol se rehidrate.

Al intentar detectar un fenómeno análogo en árboles brasileños, Oliveira buscó en bosques nebulares de todo el país hasta encontrar los montes de Serra da Mantiqueira, en donde nacen varios ríos, aunque es una zona de sequías frecuentes. En los bosques del Parque Estadual de Campos do Jordão, donde trabaja desde 2009, llueve poco más que en la sabana. El clima es seco entre junio y agosto, aunque casi siempre hay neblina al comenzar y al terminar el día.

Para entender de qué manera los árboles de casca-de-anta sobreviven en tales condiciones, Cleiton Eller, alumno de doctorado de Oliveira, los cultivó en un invernadero de la Unicamp en tres condiciones diferentes: recibiendo agua por tierra, hidratados mediante una neblina artificial rociada sobre las hojas, y sin irrigación. Las plantas tratadas únicamente con neblina sobrevivieron dos meses.

A fin de confirmar que el agua que absorbían las hojas podía transportarse hasta la tierra, los investigadores realizaron un experimento complementario. Con cuidado para no mojar el suelo, rociaron las hojas de casca-de-anta con agua pesada. El agua pesada contiene átomos de un tipo de hidrógeno más pesado que lo normal, el deuterio, que puede detectarse con un espectrómetro de masa. Al seguir el razonamiento del ensayo, se deduce que el deuterio encontrado posteriormente en la tierra sirve como prueba de que el agua habría sido absorbida por las hojas, transportada hasta las raíces e inyectada en el suelo. Según los números obtenidos en el experimento, Oliveira estima que, si un árbol transpira 10 litros de agua por día, es capaz de transportar en su interior, ese mismo día, 2,5 litros de agua desde la atmósfera hasta el suelo.

La atmósfera saturada

Rafael Oliveira/ Unicamp… y penetra en la hoja cuando la atmósfera está saturadaRafael Oliveira/ Unicamp

“Éste es nuestro resultado más impresionante”, afirma Oliveira, quien encontró únicamente otro registro en la literatura científica de agua absorbida por las hojas y llegando al suelo. En 1969, la botánica Fusa Sudzuki, de la Universidad de Chile, demostró el mismo fenómeno en un experimento con el tamarugo, un árbol típico del desierto de Atacama. “Es un buen trabajo trabajo, pero sus resultados fueron rechazados en aquella época”, comenta Oliveira.

Posible y relevante
“El estudio del grupo de la Unicamp revela que el flujo de agua desde la atmósfera hacia el suelo no sólo es físicamente posible, sino que es fisiológicamente relevante”, sostiene la botánica Lúcia Dillenburg, de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul, quien publicó evidencias de que las araucarias también absorben agua a través de sus hojas.

“Es un trabajo sumamente original”, afirma el botánico Marcos Buckeridge, de la Universidad de São Paulo. No obstante, Buckeridge comenta que no toda el agua con deuterio detectada en el suelo corresponde al agua captada por las hojas. Según el científico, la planta puede haber usado el agua que captó a través de las hojas para producir compuestos orgánicos tales como azúcares, normalmente liberados por las raíces. “En cuestión de segundos, los azúcares intercambian deuterio con el agua del suelo”, explica. A su juicio, un modo de despejar la duda sería repetir el experimento usando agua pesada conteniendo oxígeno-18, que interactúa menos con otras sustancias que el deuterio. “Sería un experimento más caro y más complicado”, dice.

Oliveira coincide en que existe incertidumbre en cuanto a la cantidad de agua que las raíces liberan hacia el suelo, pero hace hincapié en que sus experimentos comprobaron el flujo inverso de agua desde las hojas hacia las raíces. “Como la mayoría de las plantas no cuenta con un mecanismo que prevenga la liberación de agua de las raíces hacia el suelo, y como existe un gradiente de potencial hídrico lo suficientemente grande como para permitir el movimiento de agua desde las hojas hacia las raíces”, dice Oliveira, “lo más probable es que el agua haya salido de las raíces y haya ido a parar al suelo”.

En los ensayos realizados en Serra da Mantiqueira, el equipo de Oliveira delineó el flujo de agua en los árboles con sensores conectados con cables a un aparato que almacena las informaciones. Ahora el grupo se apresta a iniciar el monitoreo de bosques nebulares con sensores inalámbricos, que serán desarrollados por ingenieros de Microsoft con apoyo de la FAPESP. La idea es seguir las transformaciones que esos ambientes pueden sufrir debido a las alteraciones climáticas.

Proyecto
Cambios climáticos en montañas brasileñas: respuestas funcionales de plantas nativas de campiñas rupestres y campiñas de altura ante las sequías extremas (nº 2010/17204-0); Modalidad Línea Regular de Ayuda al Proyecto de Investigación; Coord. Rafael Silva Oliveira – IB/ Unicamp; Inversión R$ 566.468,84 (FAPESP).

Artículo científico
ELLER, C. B. et al. Foliar uptake of fog water and transport belowground alleviates drought effects in the cloud forest tree species, Drimys brasiliensis (Winteraceae). New Phytologist. 2013. En prensa.

Republish