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¿De dónde proviene el carbono en las hojas nuevas de primavera de un árbol de hoja caduca?

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Cuando un árbol de hoja caduca sin hojas 'cobra vida' en la primavera y produce hojas nuevas, ¿de dónde proviene la masa de estas hojas? El árbol no tiene hojas para hacer uso de la fotosíntesis para obtener el carbono que necesita para hacer crecer estas hojas, entonces, ¿de dónde viene el carbono? ¿Se ha almacenado en el sistema de raíces durante el invierno solo para este propósito? Y si es así, ¿se ha almacenado lo suficiente para que el árbol produzca la mayor parte, si no todo el crecimiento de hojas nuevas para esta temporada, o solo lo suficiente para sacar algunas hojas que 'asumirán' la tarea de proporcionar fijación de carbono (producción de azúcares) ) a través de la fotosíntesis para hacer crecer las hojas nuevas restantes?

En los comentarios se ha sugerido que las nuevas yemas de las hojas se cultivaron al final de la temporada anterior. Me parecería que esta estrategia para un nuevo crecimiento en la primavera estaría plagada de todo tipo de peligros de "muerte invernal", por lo que estos cogollos no seguirían siendo viables durante la próxima primavera. Entonces, ¿los azúcares necesarios para el nuevo crecimiento primaveral provienen de las raíces o de los brotes de las últimas temporadas?


Si bien no puedo proporcionar referencias a estudios reales, la simple observación sugiere que debe almacenarse en las raíces, al menos en parte. Esa observación es la existencia de jarabe de arce (y otros jarabes de árboles, como el abedul: https://practicalselfreliance.com/trees-species-tap-syrup/) En la primavera, antes de que las hojas comiencen a crecer, la savia rica en azúcar se eleva desde raíces, y se puede recolectar tocando el árbol.


¿De dónde proviene el carbono en las hojas nuevas de primavera de un árbol de hoja caduca? - biología

Los árboles enfrían y humedecen nuestro aire y lo llenan de oxígeno. Calman los vientos y protegen la tierra de la luz del sol. Albergan innumerables especies, anclan el suelo y ralentizan el movimiento del agua. Proporcionan alimentos, combustible, medicinas y materiales de construcción para la actividad humana.

También ayudan a equilibrar el presupuesto de carbono de la Tierra y los rsquos.

¿Podemos salir del desequilibrio de carbono al hacer que el paisaje sea más ecológico? ¿Ayudaría plantar más árboles o talar menos? ¿Y importa dónde están? (Fotografía y copia 2007: Duncan.)

Los científicos estiman que los seres humanos liberan alrededor de nueve mil millones de toneladas de carbono (principalmente dióxido de carbono) cada año al quemar combustibles fósiles y al cambiar el paisaje. Aproximadamente cuatro mil millones de toneladas terminan en la atmósfera y dos mil millones de toneladas se disuelven en el océano. Los últimos tres mil millones se destinan a ecosistemas terrestres, pero sigue siendo una pregunta abierta dónde se encuentran exactamente estos sumideros.

Los bosques son considerados uno de los bancos más grandes del mundo por todo el carbono emitido a la atmósfera a través de procesos naturales y actividades humanas. Cubren alrededor del 30 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra y los rsquos, mientras que representan el 50 por ciento de la productividad de las plantas. Hasta el 45 por ciento del carbono almacenado en la tierra está atrapado en los bosques.

Los bosques cubren el 30 por ciento de la Tierra y la tierra de los rsquos. (Mapa de Robert Simmon, basado en datos del Grupo de Cobertura Terrestre MODIS, Universidad de Boston).

¿Los bosques tenían más o menos carbono en el pasado? ¿Podrían almacenar más en el futuro? Los científicos realmente no saben exactamente cuánto carbono pueden contener nuestros bosques.

Lo que sí saben es que las actividades humanas han movido una gran cantidad de carbono del almacenamiento estable a largo plazo, como rocas, combustibles fósiles enterrados y bosques maduros y formas sintoístas con impactos directos a corto plazo en el medio ambiente. Por ejemplo, cuando talamos bosques, eliminamos árboles altos que pueden almacenar carbono en sus troncos, ramas y hojas durante cientos de años. A menudo los reemplazamos con tierras de cultivo o pastos que almacenan menos carbono durante un tiempo más corto. Los desarrollos pavimentados almacenan poco o nada de carbono.

Ochenta años después de su primera tala, este bosque de la Columbia Británica aún no ha recuperado su antigua grandeza. (Fotografía y copia 2007 Aviruthia.)

"El mayor sumidero natural de carbono terrestre se encuentra en nuestros bosques y árboles", dice Steve Running, ecólogo forestal de la Universidad de Montana. & ldquoY la mayor fuente natural de carbono en la tierra también es el bosque. Entonces, una de las cosas más importantes que podemos hacer para comprender el presupuesto de carbono es obtener un mejor inventario del carbono que tenemos en nuestros árboles. & Rdquo

La medida clave es la biomasa, o la masa total de organismos que viven dentro de un área determinada. Una regla general para los ecologistas es que la cantidad de carbono almacenado en un árbol equivale al 50 por ciento de su biomasa seca. Entonces, si puede estimar la biomasa de todos los árboles en todos los bosques, puede estimar cuánto carbono se almacena en la tierra. Repetir esas mediciones durante años, décadas y siglos nos ayudaría a comprender cómo se mueve el carbono por el planeta.

Los árboles a menudo se presentan como una solución a nuestro problema de presupuesto de carbono. Al hacer algo así como un argumento económico, algunas personas sugieren que podemos "crecer" para salir de los problemas haciendo (o manteniendo) el paisaje más verde. Pero, ¿ayudaría plantar más árboles? ¿Para reducir menos? ¿Y importa dónde están esos árboles?

El primer paso para responder a esas preguntas es averiguar cuánto carbono almacenan nuestros árboles en este momento.

Visiones 3D del bosque

Los científicos han utilizado una variedad de métodos para estudiar los bosques del mundo y los rsquos y su biomasa. Han medido sistemáticamente los bosques desde el suelo, aventurándose en los bosques para contar árboles, medir troncos y trepar a la cima del dosel. Tomando aviones, han realizado estudios fotográficos, de radar y lidar de diferentes tipos de bosques.

Con satélites, han recopilado mediciones regionales y globales de la "ecología" de la superficie terrestre y han evaluado la presencia o ausencia de vegetación, mientras buscan señales para distinguir los árboles de los arbustos de la cobertura del suelo.

La estudiante Kelly McManus mide la circunferencia de un árbol en un bosque costero de Virginia. Los estudios terrestres son cruciales para garantizar la precisión de los estudios de vegetación aéreos y satelitales. (Fotografía de la NASA cortesía de Lola Fatoyinbo.)

Pero para evaluar la biomasa, debe conocer el área, la densidad y, lo más importante, la altura de los árboles. Los investigadores lo han logrado a pequeña escala, pero utilizar los métodos tradicionales a escala mundial es prohibitivamente caro y requiere mucho tiempo.

"Necesitamos ver la vegetación de la Tierra y los rsquos en tres dimensiones", dice Jon Ranson, un ecologista forestal del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y rsquos. & ldquoAl medir la altura de los bosques, podemos estimar la biomasa aérea y estimar el carbono almacenado en ese bosque. Cuanto más precisas sean las mediciones, más certeras serán nuestras estimaciones del carbono. & Rdquo

El primer mapa para estimar las alturas de los bosques a escala global llegó en 2010. Michael Lefsky de la Universidad Estatal de Colorado combinó vistas amplias de la superficie terrestre horizontal del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) en los satélites NASA y rsquos Terra y Aqua con altura vertical de NASA y rsquos Ice , Nube y Satélite de Elevación Terrestre (ICESat).

La altura de los bosques de world & rsquos varía desde más de 40 metros en el noroeste del Pacífico de EE. UU. Hasta poco menos de 20 metros para los bosques boreales que rodean el Ártico. En este mapa, el verde más oscuro se relaciona con bosques más altos. [Mapa del Observatorio de la Tierra de la NASA por Jesse Allen y Robert Simmon, utilizando datos de Michael Lefsky, Universidad Estatal de Colorado].

El resultado fue un mapa que muestra los bosques más altos del mundo agrupados en el noroeste del Pacífico de América del Norte y en partes del sudeste asiático, con bosques más cortos que cubren amplias franjas a lo largo de Canadá y Eurasia. Las copas de los árboles más altos son los bosques de coníferas templados y están llenos de abetos de Douglas, cicuta occidental, secuoyas y secuoyas, que a menudo crecen más de 40 metros (131 pies). Los bosques boreales de abetos, abetos, pinos y alerces generalmente alcanzan menos de 20 metros (66 pies) en el cielo. En el medio están los bosques latifoliados templados de Europa y los Estados Unidos y los bosques tropicales no perturbados, que tienen un promedio de 25 metros (82 pies) de altura.

La columna vertebral del esfuerzo de mapeo fueron los datos del Sistema de altímetro láser de geociencia (GLAS) en ICESat, que pulsó la luz láser en la superficie del planeta y rsquos más de 250 millones de veces en sus siete años de vuelo (2003-2009). Esos pulsos hicieron mediciones directas del 2.4 por ciento de las superficies forestales de la Tierra y los rsquos y mediciones del 24 por ciento de los parches de bosque en la superficie. Eso dejó a Lefsky para extrapolar y elaborar estimaciones de modelos matemáticos para los bosques que rodean las muestras de ICESat.

Michael Lefsky combinó observaciones de vegetación a gran escala con mediciones láser precisas de ICESat, que se tomaron a lo largo de pistas estrechas (líneas negras), para construir un mapa de la altura de los bosques. (Mapa de la NASA por Jesse Allen y Robert Simmon.)

El mapa global fue el primero de su tipo, pero Lefsky y sus colegas sabían que todavía había mucha incertidumbre por aclarar con una mejor instrumentación y cobertura. "Esto es realmente un primer borrador", dijo Lefsky, "y sin duda se perfeccionará en el futuro".

Cartografía de los trópicos

Sassan Saatchi, un científico de percepción remota del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y rsquos, es uno de los varios colaboradores y competidores amistosos que trabajan en el próximo borrador de mapas forestales. Está trabajando con satélites para ver los bosques en busca de árboles y carbono. Su enfoque ha sido las densas masas de árboles alrededor de la sección media de la Tierra.

Los bosques tropicales, como los de Gabón, África, son una importante reserva de carbono. (Fotografía cortesía de Sassan Saatchi, NASA / JPL-Caltech.)

"Visité por primera vez un bosque tropical en 1994 para un proyecto en la costa de Bahía de Brasil, y quedé hipnotizado por la complejidad y la belleza", dice Saatchi. & ldquoMe enamoré del paisaje, de la biodiversidad de plantas y animales, y de la gente. Cada vez que ves un bosque tropical, encuentras algo nuevo. Para una persona con experiencia en física y matemáticas, es uno de los sistemas más complejos y desafiantes de entender y modelar. & Rdquo

Debido a que crecen durante todo el año, se cree que los bosques tropicales son los más productivos de la Tierra. Almacenan grandes cantidades de carbono en la madera y las raíces de sus árboles, aunque los científicos solo han podido hacer estimaciones amplias y especulativas sobre cuánto.

"En los bosques del norte de Estados Unidos, Canadá y Europa, por lo general existen sofisticados sistemas forestales para medir la estructura y la biomasa por estado o región", dice Saatchi. & ldquoEn los trópicos, a menudo no tenemos ni idea de cómo se distribuye el carbono forestal a nivel local. & rdquo

Lo que sí saben los investigadores es que la deforestación tropical y la degradación de los bosques representan entre el 10 y el 20 por ciento de todas las emisiones de dióxido de carbono provocadas por el hombre, un importante gas de efecto invernadero. Las imágenes de los satélites, el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional han mostrado las columnas de humo durante décadas. La deforestación es un gran negocio, ya que los productores a gran escala de aceite de palma, soja, carne de res y cuero se suman a la presión sobre los bosques tropicales de los pequeños agricultores que trabajan para salir de la pobreza. La creciente demanda mundial de estos productos básicos significa que es posible que estos incendios no se detengan pronto.

El fuego se usa comúnmente para despejar tierras boscosas en los trópicos. Un astronauta a bordo de la Estación Espacial Internacional capturó esta fotografía de una quema en Brasil el 14 de agosto de 2010. (Fotografía del astronauta de la NASA ISS024-E-11941, cortesía del Laboratorio de Observaciones de la Tierra de la NASA-JSC).

"Los bosques tropicales tienen una gran diversidad de plantas y son extremadamente variables en el paisaje y en su interacción con el clima, sin embargo, están mal medidos y monitoreados", señala Saatchi. & ldquoHe trabajado con todas las herramientas de medición y matemáticas que pude reunir para tratar de comprender y mapear esta complejidad. & rdquo

Trabajando con 14 colegas de 10 instituciones de todo el mundo (incluido Michael Lefsky), Saatchi se dedicó a compilar y analizar mediciones de cuatro instrumentos espaciales y mdashthe GLAS lidar en ICESat, MODIS, el dispersómetro QuikSCAT y la Shuttle Radar Topography Mission & mdashand desde 4.079 terrestres- parcelas forestales basadas. El equipo mapeó más de tres millones de medidas de alturas de árboles y las correlacionó con las medidas de árboles desde el suelo. Calcularon la cantidad de carbono almacenado en la superficie y en las raíces. Y extrapolaron sus resultados sobre áreas forestales donde hay menos muestreo de suelo pero algunas características conocidas.

El resultado, publicado en mayo de 2011, fue un mapa de referencia de las reservas de carbono de la biomasa que cubren 2.500 millones de hectáreas (9,65 millones de millas cuadradas) de bosques en 75 países de tres continentes. Aunque los esfuerzos anteriores han mapeado los bosques tropicales a escalas regionales o locales, el nuevo mapa es "el primer esfuerzo para cuantificar la distribución del carbono forestal de forma sistemática en toda la región tropical", dice Saatchi.

Este mapa muestra el carbono total almacenado en la biomasa en Nueva Guinea, una isla densamente boscosa al norte de Australia. (Mapa de la NASA de Robert Simmon, utilizando datos de Saatchi et al., 2011.)

Los investigadores encontraron que casi 247 gigatoneladas (mil millones de toneladas) de carbono fueron secuestradas en los bosques tropicales, con 193 gigatoneladas almacenadas sobre el suelo en troncos, ramas y hojas, y 54 gigatoneladas almacenadas bajo tierra en las raíces. Los bosques en América Central y del Sur representaron el 49 por ciento del total, con el sudeste asiático albergando el 26 por ciento y África subsahariana con el 25 por ciento del almacenamiento de carbono.

Casi tan importante como el conocimiento de la cantidad de biomasa en un área es la información sobre la incertidumbre de los datos. Las áreas de Nueva Guinea donde la biomasa de carbono es relativamente conocida se muestran en verde, mientras que las mediciones más inciertas son de color naranja y rojo. (Mapa de la NASA de Robert Simmon, utilizando datos de Saatchi et al., 2011.)

Saatchi está muy orgulloso de que su mapa no solo evalúe el stock de carbono, sino que también ofrezca una imagen clara de la calidad y certeza de la evaluación. "Nuestro mapa nos dice el carbono en cualquier lugar de los bosques tropicales y qué tan seguros estamos de nuestra estimación", dice Saatchi. El equipo de investigación creó modelos matemáticos para mostrar el margen de error en sus evaluaciones de carbono. A nivel nacional y regional, dice Saatchi, la incertidumbre está entre el 1 y el 5 por ciento. & ldquoDado que la estimación de biomasa a partir de mediciones terrestres tiene un error de entre el 10 y el 20 por ciento en parcelas grandes, nuestra incertidumbre en el mapeo global es muy razonable. & rdquo

Saber algo sobre las barras de error es importante para generar confianza con los administradores de recursos y los economistas que están tratando de evaluar las necesidades y los valores de los bosques. También es importante para señalar a los investigadores las áreas en las que se necesita más trabajo.

"Podemos hacer avanzar la ciencia mediante el estudio de la incertidumbre, y la parte terrestre del ciclo global del carbono es muy incierta", afirma Saatchi. "La recopilación de datos sobre el terreno es extremadamente limitada debido a la dificultad de acceso y la falta de infraestructura en la mayoría de las regiones tropicales", aunque eso es algo que no necesariamente queremos cambiar. Aún así, realmente necesitamos mediciones más sistemáticas y transparentes de los bosques tropicales. & Rdquo

Primer plano de los Estados Unidos

"Los administradores de recursos necesitan ver los bosques hasta la resolución de perturbaciones y la escala a la que los estacionamientos, desarrollos o granjas son excavados por la deforestación", dice Josef Kellndorfer del Centro de Investigación Woods Hole (WHRC). Su equipo de investigación lo redujo recientemente a ese nivel cuando lanzaron el Conjunto de datos nacional de biomasa y carbono (NBCD) para los Estados Unidos en abril de 2011.

El National Biomass and Carbon Dataset (NBCD) es el mapa de alta resolución de biomasa forestal más grande que se haya reunido hasta ahora. Los científicos del Centro de Investigación Woods Hole crearon el mapa combinando datos satelitales con mediciones precisas en tierra. (Mapa de Robert Simmon, basado en datos del Woods Hole Research Center).

"Estamos proporcionando información a una escala de gestión", señala Kellndorfer. Los bosques en los EE. UU., Así como su contenido de carbono, se mapean hasta 30 metros, o aproximadamente 10 píxeles de pantalla de computadora por cada hectárea de tierra (4 píxeles por acre). & ldquoEste conjunto de datos es una visión integral de la estructura forestal y el almacenamiento de carbono, y proporciona una base importante para evaluar los cambios en el futuro. & rdquo

Durante seis años, Kellndorfer, Wayne Walker y su equipo de Woods Hole colaboraron con el Servicio Forestal de EE. UU. Y el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) para elaborar un mapa forestal nacional a partir de radares espaciales y sensores ópticos, modelado por computadora y una cantidad enorme de datos terrestres. Dividieron el país en 66 zonas de mapeo y terminaron mapeando 265 millones de segmentos de la superficie terrestre estadounidense. Kellndorfer estima que la base de datos de mapas incluye mediciones de unos cinco millones de árboles.

Los investigadores comenzaron con datos de la misión de topografía del radar del transbordador, que se transportó en el transbordador espacial. Esfuerzo en 2000. Con ese radar espacial, el USGS y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y rsquos construyeron mapas topográficos de casi todas las masas terrestres de la Tierra y rsquos desde 60 grados de latitud norte hasta 60 grados sur.

En 2005, Kellndorfer descifró las señales (las superficies de dispersión) en las ondas electromagnéticas detectadas por el radar y mdashdata que revelaron la altura de la vegetación. Restando la altura de las copas de los árboles de la elevación de la tierra, los científicos pudieron estimar la altura y densidad de las plantas leñosas, árboles y arbustos que cubren la superficie.

Pero esos números fueron solo el comienzo. El equipo de Kellndorfer & rsquos combinó sus datos con la base de datos nacional de cobertura terrestre, que se construyó a partir de imágenes satelitales Landsat de la superficie de la Tierra y los rsquos. Examinaron la biología y geología de su imagen. ¿Cómo afectan las diferentes elevaciones de la tierra la altura y el grosor de los árboles? ¿Qué puede y qué no puede crecer en determinadas elevaciones?

La última pieza del rompecabezas era la verdad fundamental. Kellndorfer solicitó la ayuda de Elizabeth LaPoint y sus colegas en el programa de Análisis e Inventario Forestal del Servicio Forestal de EE. UU. Los silvicultores federales mantienen un censo de los árboles nacionales y rsquos, mantienen una parcela de estudio por cada 6,000 acres de bosque y miden los árboles dentro de esa parcela al menos una vez cada cinco años.

Sin embargo, esas parcelas no están disponibles para que Kellndorfer o cualquier persona ajena al servicio y la salvaguardia de mdasha puedan realizar encuestas o estudios directos para proteger la integridad del conjunto de datos y los derechos de los propietarios privados. Entonces, el equipo de Woods Hole preparó miles de conjuntos de datos con 15 a 20 variables que LaPoint pudo comparar con el inventario forestal.

El NBCD se divide en 66 ecorregiones. La zona correspondiente a la costa del Pacífico Noroeste tiene la biomasa más densa de Estados Unidos. (Mapa de Robert Simmon, basado en datos del Woods Hole Research Center).

Al final, el equipo de investigación pudo construir un mapa con mayor resolución y detalles más precisos que cualquier mapa a gran escala de biomasa forestal jamás realizado. El mapa revela los patrones de tablero de ajedrez de la tala en el antiguo crecimiento del noroeste del Pacífico y las granjas de árboles altamente administradas del sudeste. En el Medio Oeste, los árboles delimitan los ríos y los bordes entre las granjas, mientras que los bosques resurgen en tierras que alguna vez fueron taladas para cultivos. En el Atlántico Medio y Nueva Inglaterra, las tierras que quedaron desnudas en los primeros años de la nación ahora están cubiertas de árboles nuevamente, aunque con muchos desarrollos urbanos en medio del bosque.

A resolución completa, el NBCD muestra el registro en la escala de parcelas individuales. (Mapa de Robert Simmon, basado en datos del Woods Hole Research Center).

"Los bosques son un elemento clave para la actividad humana", dice Kellndorfer. & ldquoAsí que tenemos que saber cuánto tenemos y dónde, para poder llevar a cabo una gestión y una cosecha adecuadas. Este mapa nos brinda otra herramienta para ver nuestro valioso recurso. & Rdquo

Construyendo una mejor vara de medir

Lidar, radar, imágenes de luz visible, estudios terrestres y modelos de computadora brindan respuestas ligeramente diferentes al mismo problema. Tres equipos diferentes produjeron tres mapas diferentes de bosques y carbono en un lapso de quince meses. Grupos de Stanford, la Agencia Espacial Europea, Brasil, el Servicio Forestal de los Estados Unidos y decenas de otras instituciones están tratando cuestiones similares, a veces como competidores, a veces como colaboradores.

Desde la distancia, la investigación a veces puede parecer redundante. Pero los enfoques paralelos y la competencia siempre han sido la receta para la innovación y una comprensión más profunda.

David Harding (izquierda), Charles Gatebe (derecha) y Rafael Rincon (atrás) fueron tres de los científicos principales de la campaña de campo Eco 3D. Cada uno de los investigadores fue responsable de un instrumento diferente. La comprensión de los bosques del mundo y los rsquos mejora gracias a que múltiples grupos analizan el problema desde diferentes perspectivas. (Fotografía de la NASA cortesía de Jon Ranson, GSFC.)

"Es similar a la investigación del cáncer, donde hay diferentes laboratorios y diferentes países que persiguen el mismo problema", dijo Jon Ranson. & ldquoTodo el mundo mira con un ángulo y una metodología ligeramente diferentes. Los grupos colaboran tanto como pueden, y toman los datos que están disponibles y los aprovechan al máximo. Al final, es complementario y mejora la ciencia en general.

El premio final es un mapa uniforme y estandarizado de la altura de los bosques y las reservas de carbono en todos los continentes a la vez. Y ese mapa debería actualizarse y revisarse a medida que las actividades humanas renueven nuestro planeta.

& ldquoTenemos un buen manejo del área forestal en todo el mundo, pero no un sentido tan bueno de la estructura o los cambios & rdquo, dice Steve Running, miembro del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. & ldquoNecesitamos una mejor medida anual global de nuestras reservas de carbono. Necesitamos saber cómo cambian las cosas cada año a través del fuego, el nuevo crecimiento y el recrecimiento, la desertificación y la deforestación. & Rdquo

& ldquo¿Cómo cubrimos todo el mundo? & rdquo Running añade, & ldquoy hacerlo cada dos o tres años, que es lo que necesita la ciencia? & rdquo

El número de opciones para la cartografía espacial se ha reducido. La misión ICESat finalizó en 2009. Su continuación, ICESat II, está programada para su lanzamiento en 2016, pero no necesariamente podrá ver los bosques de la misma manera que su predecesora. El radar de apertura sintética utilizado para la misión de topografía de radar del transbordador proporcionó una imagen global de la estructura del paisaje de la Tierra y los rsquos a principios de 2000, pero el transbordador espacial se retiró en julio de 2011. Una tecnología similar podría proporcionar la estructura y cobertura de los bosques a nivel mundial cada año si se lanzara en la estación espacial u otro satélite.

Muchos investigadores forestales y ecologistas contaban con una misión que fue propuesta hace años y recomendada por el Consejo Nacional de Investigación en 2007, el satélite Deformación, Ecosistema, Estructura y Dinámica del Hielo. DESDynl combinaría tecnologías de radar y lidar para obtener una vista tridimensional de los bosques y su reserva de carbono. Pero esa misión quedó en suspenso indefinidamente en la primavera de 2011 cuando el gobierno de Estados Unidos hizo profundos recortes presupuestarios. Los investigadores ahora están buscando otros medios para hacer volar esos instrumentos en el espacio.

Los investigadores de la NASA utilizan aeronaves instrumentadas y mdash, como el P3 Orion, para realizar mediciones que complementen y acorten la brecha entre las misiones satelitales. (Fotografía de la NASA cortesía de Jon Ranson, GSFC.)

Ranson y sus colegas Doug Morton, Bruce Cook, Ross Nelson y otros en NASA Goddard han retomado el esfuerzo para encontrar un camino a seguir. Desde agosto de 2011, han estado volando instrumentos de desarrollo en aviones de investigación de la NASA, atravesando el este de los Estados Unidos y haciendo un balance de todo, desde humedales subtropicales hasta bosques boreales. El equipo ha estado sobrevolando parcelas de análisis e inventario forestal en Maine, New Hampshire, Pensilvania, Maryland, Virginia, Carolina del Norte y Florida, mientras volaba bajo las antiguas pistas de satélite de ICESat. El equipo tiene la intención de calibrar sus datos con las mediciones de ICESat, dice Cook, y ver si podemos detectar cambios a medida que volvemos a volar sobre un área.

En el verano de 2011, Ranson dirigió la misión Eco-3D para medir bosques en el este de EE. UU. Y Canadá con tres instrumentos principales: mdashradar, lidar y un radiómetro. El radar de apertura sintética de formación de haz digital (DBSAR) proporciona una vista amplia y horizontal, que distingue el bosque de otras coberturas terrestres y da una idea de la densidad de la biomasa. El Lidar de conteo de fotones multipolarizado de Slope Imaging (SIMPL) mide la altura y la estructura del dosel del bosque, al tiempo que proporciona pistas sobre los tipos de árboles que se están midiendo. El radiómetro de aerosol en la nube (CAR) mide las propiedades de reflexión de la luz de las hojas y el paisaje, lo que informa a los investigadores sobre la composición y la salud del bosque.

Los instrumentos Lidar miden la altura de los árboles haciendo rebotar la luz láser en el dosel. (Imagen de la NASA por Robert Simmon.)

Más allá de Eco-3D, el equipo de Goddard ha estado trabajando con socios en Canadá y Brasil para mejorar el mapeo forestal aéreo, que puede ser el mejor método que tendrá el mundo hasta que se pueda volar de nuevo un radar y un lidar basados ​​en el espacio.

¿Qué vale todo?

"Es asombroso cuántas personas realmente necesitan nuestros datos", señala Saatchi. & ldquoI & rsquoHe sido bombardeado por correos electrónicos de personas que quieren estos mapas. & rdquo

La bandeja de entrada de Kellndorfer & rsquos también está llena. Cientos de ecologistas, administradores forestales, científicos académicos, urbanistas, grupos de conservación de tierras, empresas madereras, modeladores climáticos, ingenieros civiles, biólogos y administradores de pesca y caza han buscado mapas casi a diario. Es probable que se produzcan más a medida que los negociadores internacionales se acerquen a los tratados y los mercados económicos para gestionar las emisiones de carbono y el almacenamiento.

La nueva información sobre los bosques de todo el mundo ayudará a la sociedad a predecir y responder al cambio climático, tanto natural como provocado por el hombre. (Fotografía y copia 2006 * Claridad *.)

"El trabajo que hacemos puede ayudar a poner un valor económico en los bosques", dice Goddard y rsquos Doug Morton. & ldquoLos ​​legisladores y los economistas quieren conocer las reservas de carbono forestal a escalas espaciales muy precisas, y los países, naturalmente, necesitan mejorar su evaluación de las reservas para participar en un mercado de carbono forestal. Este es un juego de alto riesgo en el ámbito de las políticas. & Rdquo

Los países en desarrollo están haciendo un balance del carbono en sus bosques como parte de un esfuerzo de mitigación del cambio climático llamado Reducción de Emisiones por Deforestación y Degradación, o REDD +. A menudo se solicita asistencia tecnológica a socios científicos de Estados Unidos y Europa.

"Los mercados de comercio de carbono se basarán en parte en la venta de créditos para los bosques", dice Running. & ldquoSi va a haber miles de millones de dólares en comercio de carbono, entonces saber dónde está el carbono y cuánto hay adquiere una enorme importancia política y económica. Necesitamos un plan de seguimiento global coordinado para que sea legítimo. & Rdquo


Poner la suciedad sobre el carbono

Como parte del ciclo del carbono, las hojas se descomponen y el carbono de sus cuerpos se descompone y recicla. Una parte se libera al aire en forma de dióxido de carbono o CO2. El resto se traslada al suelo.

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Cada año, llega la primavera, las plantas florecen y las hojas de los árboles brotan en todo su esplendor verde. Cuando llegue el otoño, mientras se sumerge en montones de hojas caídas, puede pensar que el ciclo de vida de la hoja ha llegado a su fin.

Pero eso no es así. Una vez que una hoja golpea la tierra, comienza un nuevo ciclo. Todas esas hojas de colores brillantes son como caramelos para los hongos y las bacterias del suelo. Estos descomponedores, organismos que se alimentan de materia muerta, se dedican a descomponer las hojas para crear alimentos llenos de energía para ellos mismos. En el proceso, los descomponedores también hacen que los nutrientes estén disponibles para otros organismos.

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Este esquema de reciclaje no es solo un complot para producir una multitud de hongos y otras entidades espinosas. Es parte de un ciclo químico complejo que ayuda a regular el clima de la Tierra. Y todo está basado en carbono, una especie de elemento o sustancia diminuta.

El carbono es el componente básico de toda la vida en la Tierra. Cada célula de cada ser vivo, incluidas las plantas, los animales y los humanos, contiene al menos algunas de las cosas.

El carbono no se encuentra solo en la materia viva. También se encuentra dentro del manto de la Tierra, la capa entre la corteza y el núcleo, y en el agua de mar, el aire, las rocas y el suelo. El carbono del planeta fluye constantemente de uno a otro, creando lo que se conoce como el ciclo del carbono.

Tome esas hojas, por ejemplo. A medida que se descomponen o se pudren, el carbono de sus cuerpos se descompone y recicla. Una parte se libera al aire en forma de dióxido de carbono o CO2. El resto se traslada al suelo.

El suelo es un gran lugar para el carbono. Allí, puede permanecer encerrado durante cientos, miles o incluso millones de años, agregando los nutrientes necesarios para cultivar alimentos. Mantener el carbono encerrado en el suelo también proporciona una forma de mantenerlo fuera de la atmósfera.

Cavar en

El carbono tiene un ciclo muy complicado dentro del suelo y en la atmósfera. Los dos ciclos están estrechamente relacionados, dice Patrick Drohan, un pedólogo (científico que estudia el suelo) en la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park.

Aunque parte del carbono en el suelo proviene de rocas sedimentarias, como la piedra caliza, la mayor parte proviene de materia orgánica, es decir, desechos de organismos vivos. Suena un poco asqueroso, pero es realmente genial. Explica el ciclo así:

Una ardilla defeca (o una planta o un animal muere) y los desechos se descomponen. Los nutrientes de la materia orgánica, incluido el carbono, se liberan en el suelo con la ayuda de descomponedores como hongos y bacterias. Con los años, los nutrientes se descomponen aún más. Eventualmente, los nutrientes son reabsorbidos por una planta que absorbe agua, o un ser humano que ingiere alimentos cultivados en el suelo o quizás por un organismo diminuto llamado microbio dentro del suelo. Cuando ese microbio respira, libera CO2 a la atmósfera. Las plantas absorben el CO2 liberado por el microbio. A partir de aquí, el ciclo comienza de nuevo.

Las hojas en el suelo son como caramelos para los hongos y las bacterias. Estos descomponedores, organismos que se alimentan de materia muerta, se dedican a descomponer las hojas para crear alimentos llenos de energía para ellos mismos. En el proceso, los descomponedores también hacen que los nutrientes estén disponibles para o

La preocupación por la rápida acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera ha llevado a los científicos a buscar formas de secuestrar o contener carbono en el suelo y las plantas. La clave para hacer esto es la producción vegetal.

Los científicos dicen que promover y proteger el crecimiento de los bosques y otras plantas puede aumentar la capacidad de las plantas para absorber CO2 en la atmósfera. Estas prácticas también pueden aumentar la capacidad de los suelos para almacenar carbono durante largos períodos de tiempo.

El poder de las plantas

La mayor parte del carbono de la Tierra se almacena en plantas y suelo.

¿De dónde viene todo este carbono? Las plantas obtienen todo su carbono del dióxido de carbono, o CO2, en la atmósfera. Las hojas de los árboles y los cultivos absorben CO2 durante la fotosíntesis, un proceso químico que convierte la luz solar en alimento. Luego, las plantas escupen parte del CO2 durante otro proceso llamado respiración, la forma en que las plantas "respiran".

Las plantas, especialmente los árboles, son tan eficientes en extraer dióxido de carbono del aire que absorben más carbono del que liberan. Por eso se les llama "sumideros de carbono".

Los árboles agrupados en bosques son aún más eficientes. Los científicos estiman que los bosques de la Tierra almacenan actualmente más del 75 por ciento del carbono del planeta & # 8217s sobre el suelo. Y los bosques almacenan casi la mayor parte del carbono del suelo del planeta.

Los científicos están trabajando para desarrollar estrategias de manejo forestal que ayuden a absorber parte del CO2 adicional en la atmósfera. Pero esta tarea no es tan sencilla como parece.

En realidad, no todos los bosques almacenan carbono, dice Peter Curtis, ecologista forestal de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, que estudia el papel de los bosques en el ciclo del carbono. “Algunos bosques experimentan una pérdida neta”.

Eso no significa que los árboles hayan dejado de realizar la fotosíntesis. Simplemente significa que la parte de la respiración, la pérdida, es mayor que la ganancia, explica.

Contabilización del carbono

Curtis trabaja para medir cuánto carbono se puede retener en los bosques de la región del Medio Oeste y de los Grandes Lagos. Trabajando desde la Estación Biológica de la Universidad de Michigan en el norte de Michigan, tiene dos formas de hacerlo.

Primero, utiliza un enfoque de alta tecnología: la información se recopila en y alrededor de dos torres meteorológicas, o de medición del tiempo, que se parecen mucho a las torres de telefonía celular. Con una altura de 150 pies, aproximadamente tan alta como un edificio de 15 pisos, las torres se ciernen sobre el dosel del bosque.

Los instrumentos de las torres miden cuánto CO2 absorben las hojas de los árboles. Los instrumentos también miden los niveles de temperatura y humedad en el aire, registrando información hasta 10 veces por segundo.

Los científicos también utilizan algunos métodos de "baja tecnología" para recopilar datos. En otras palabras, los investigadores pasan mucho tiempo en el suelo midiendo los árboles y recolectando hojas para ver cuántos escombros se han descompuesto.

Con esta información, Curtis rastrea cuánto carbono absorben los bosques a través de la fotosíntesis y cuánto pierden a través de la respiración.

El carbono es el componente básico de toda la vida en la Tierra. Cada célula de cada ser vivo, incluidas las flores, las ranas y los humanos, contiene al menos parte del elemento.

"Es como una cuenta bancaria", dice. "Si recibe $ 10 de asignación, pero tiene $ 8 en gastos, entonces $ 2 es lo que ingresa en su cuenta".

Los árboles pueden absorber una tonelada de CO2 por acre, pero respiran 1,500 libras, dejando una "ganancia" de 500 libras de carbono.

Afortunadamente, la mayoría de los bosques absorben más carbono del que pierden. En términos generales, los bosques del planeta absorben alrededor del 25 por ciento del CO2 creado por las actividades humanas, dice Curtis.

Las áreas densamente pobladas de bosques absorben cantidades aún mayores de CO2 generado por el hombre. En algunas partes de Michigan o Maine, los robles y pinos que se encuentran en los bosques de frondosas absorben alrededor del 60 por ciento del carbono emitido por las personas que viven en esa área.

“Un bosque en una de estas áreas puede absorber las emisiones anuales de unos 225.000 automóviles”, dice Curtis. "A eso lo llamamos un bosque ecológico".

Pero los cambios en las precipitaciones y la temperatura pueden cambiar la capacidad de un bosque para retener carbono de un año a otro. Las temperaturas inusualmente cálidas en un bosque fresco y húmedo, por ejemplo, pueden acelerar la velocidad de descomposición de la materia del suelo. Cuando eso sucede, el carbono que se ha almacenado en el suelo durante cientos, incluso miles de años, puede volver a liberarse a la atmósfera.

Tales cambios se han documentado en algunos bosques canadienses, dice Curtis. “Esta es una de las grandes preocupaciones del cambio climático. Cuando las temperaturas aumentan, la descomposición aumenta y el bosque se vuelve más seco, y todo el carbono del suelo comienza a perderse ".

Pequeños cambios

Los científicos aún no conocen todos los efectos que tendrá el cambio climático en la capacidad del suelo para almacenar carbono, dice Drohan.

Sin embargo, sí saben que incluso un pequeño cambio en el almacenamiento de carbono del suelo puede tener un impacto significativo en el balance global de carbono. Con ese fin, los investigadores están buscando formas en que los agricultores puedan administrar mejor sus cultivos y suelo.

Las prácticas diseñadas para mantener el carbono en el suelo beneficiarán a los agricultores y al planeta. El carbono agrega materia orgánica, que ayuda al suelo a retener nutrientes y agua. El carbono del suelo también mejora la estructura del suelo, lo que resulta en un mejor drenaje y aireación, o flujo de gases, para las raíces. Eso significa plantas más saludables y mejores rendimientos para los agricultores.

No es necesario ser agricultor para beneficiarse o ayudar. Curtis pasa parte de su tiempo trabajando con funcionarios gubernamentales y terratenientes para ayudarlos a administrar las áreas forestales en beneficio del planeta y su suelo.

En la Universidad Tecnológica de Michigan, profesores y estudiantes están liderando un esfuerzo comunitario para devolver el carbono al suelo. El grupo arroja troncos y otros escombros en un recipiente grande. Estos restos se queman luego lentamente a baja temperatura para crear bioch.

Incluso los esfuerzos comunitarios a pequeña escala pueden ayudar. En la Universidad Tecnológica de Michigan, profesores y estudiantes están liderando un esfuerzo comunitario para devolver el carbono al suelo. En lugar de dejar que los desechos agrícolas y vegetales se degraden por sí solos, el grupo arroja troncos y otros desechos en un recipiente grande. Estos restos se queman luego lentamente a baja temperatura.

Este proceso de combustión lenta produce una sustancia llamada biocarbón que se asemeja al carbón dejado por una fogata. Más importante aún, la combustión lenta evita que gran parte del carbono se libere al aire, dice Michael Moore, quien dirige el esfuerzo. Luego, el carbón se puede cultivar directamente en el suelo, donde el carbono permanece bloqueado durante años.

Los nativos amazónicos han utilizado esta técnica durante siglos para fertilizar su suelo, dice Moore, quien enseña escritura y poesía. Se enteró mientras viajaba por Honduras.

Biochar aún no está listo para la agricultura a gran escala, pero Moore dice que tales esfuerzos comunitarios brindan una forma para que los ciudadanos comunes ayuden al planeta. Y eso tiene beneficios para todos.


¿Qué hace que las hojas broten en la primavera?

Un sicomoro de primavera con capullos abiertos y apareciendo flores. Crédito: Albert Bridge, geograph.org.uk

Si se encuentra en las latitudes más bajas de Canadá en este momento, eche un vistazo al exterior. ahora hay una explosión de vida nueva.

Pero, ¿cómo sucede esto? & # 160 Como explica en esta entrevista el profesor Malcolm Campbell, biólogo de plantas de renombre internacional (y subdirector de investigación de la Universidad de T Scarborough), esta explosión de cogollos es el resultado de un programa complejo diseñado por los árboles. durante decenas de miles de años. & # 160 Todo depende de una serie de factores que ocurren a lo largo del año & # 150 y la variación en un factor puede cambiar el momento en que los árboles & # 146 brotan en la primavera.

¿Qué pasa con la primavera que hace que ocurra el nuevo crecimiento de las hojas en los árboles, año tras año?

Aunque ahora estamos en primavera, todo el programa que están observando se estableció en otoño.

A medida que los días se acortan en otoño y las temperaturas disminuyen, el árbol se pone inactivo y luego, en el mismo programa, se prepara para brotar en primavera. & # 160 Y de los dos componentes que mencioné, la duración del día y temperatura, el otoño que es más importante es la duración del día.

Eso funciona como una señal para que la planta comience a apagarse. & # 160 En realidad, para decirlo de otra manera, es la duración de la noche lo que & # 146 es importante. & # 160 A medida que las noches se alargan, la planta percibe el alargamiento de la noche. o el día de acortamiento y se embarca en un programa para cerrar.

Dicho esto, incluso las plantas en zonas tropicales o en latitudes más bajas seguirán cerrándose en los meses de invierno, aunque la duración del día no disminuya tan drásticamente como lo que experimentamos en Canadá. & # 160 Y lo hacen al percibir otras señales. & # 160 La disminución de la temperatura es una señal. & # 160 La disponibilidad de agua también es importante. & # 160 Eche un vistazo a los bosques que existen cerca del Ecuador & # 151 utilizan señales que se derivan de la disponibilidad de agua & # 160. a fines de agosto y principios de septiembre en el hemisferio norte, cuando las tasas de precipitación caen, eso puede funcionar como una señal y hacer que el árbol se cierre y entre en ese estado inactivo.

Cuando los árboles producen ese brote latente, ese brote endurecido que vemos durante los meses de invierno que protege los tejidos en crecimiento debajo del mal tiempo, se preparan para crecer nuevamente en la primavera y para asegurarse de que interpretan las señales durante el invierno de manera que que no vuelven a crecer en la primavera en el momento equivocado.

¿Por qué hay variación en el momento en que las hojas brotan de un año a otro? & # 160 & # 160Mi esposa notó en 2010 que todas las hojas habían entrado el 1 de mayo. & # 160 Este año, & # 146s a mediados de mayo y los árboles aún no están completamente florecidos. & # 160 ¿Por qué?

Primero, permítanme brindarles algunos antecedentes.

El programa que se configura depende de tener lo que & # 146s llama un & # 147 requisito de frío & # 148. & # 160, es decir, tener un número mínimo de días de temperatura fría. & # 160 Después de que haya pasado este número crítico de días fríos. y, siempre que las plantas se calienten a una temperatura adecuada, estallarán los cogollos en la primavera. & # 160 Ambos factores son esenciales.

Esto explica por qué a los árboles de latitudes más bajas y cálidas no les va bien en climas fríos. Lo que sucederá en los climas fríos es que su necesidad de temperatura fría o agua reducida se satisfará muy rápidamente y puedes imaginar que podrías tener un día muy cálido en enero y lo que sucederá es que esos árboles brotarán y entonces nosotros & # Después de eso, tendré una ola de frío y los matará.

Hemos visto esto antes, incluso en Canadá, para árboles en latitudes más bajas, especialmente aquellos que corren a lo largo de la frontera entre Canadá y Estados Unidos. & # 160 En la década de 1930, los árboles cumplían con su requisito mínimo para los días fríos y la temperatura subió relativamente temprano. en la primavera. & # 160 Los árboles brotaron y estaban haciendo hojas y luego hubo una ola de frío y tuvimos una pérdida catastrófica de árboles debido a que cumplimos con el requisito de frío, pasamos un tiempo cálido y luego volvimos a tener una helada tardía de primavera. .

Entonces, para responder a su pregunta, es posible que en 2010 los cogollos hayan estallado dos semanas antes que este año porque el otoño de 2009 fue lo suficientemente frío para los árboles. programa, y ​​luego el árbol pudo cumplir con su requisito de días fríos y luego hubo suficientes días cálidos para permitir que el árbol dijera: & # 147OK, el momento es el correcto, puedo volver a brotar. & # 148

¿Y qué pasó este año para hacerlos brotar más tarde?

Podría haber habido un otoño más cálido el año pasado. & # 160 Los otoños cálidos pueden estropear las plantas. & # 160 Según recuerdo, fue un otoño cálido el año pasado. & # 160 Esta es una de las cosas que preocupan a la gente. con el cambio climático global & # 151 si tenemos otoños más cálidos & # 160 esa señal no estará allí para decirle al árbol que se quede inactivo en el otoño y no tendrán la combinación necesaria de duración del día y temperatura para cerrar correctamente ellos abajo.

Esto es lo que pudo haber sucedido este año. & # 160 La otra señal es que no teníamos un número suficiente de días cálidos en el lado de la primavera para sacarlos del letargo. & # 160 Por lo tanto, su requerimiento de frío podría haber sido se conocieron durante el invierno, pero ahora no hemos tenido suficientes días cálidos seguidos para sacarlos del letargo. .

¿Es posible que los árboles se adapten a lo que esperamos sean las condiciones climáticas muy diferentes que traerá el calentamiento global?

Es cierto que los árboles pueden adaptarse y se han ajustado a cambios climáticos bastante significativos en el pasado.

Por ejemplo, durante el último período de glaciación, muchas de las especies de árboles familiares aquí en el sur de Canadá fueron empujadas hacia el suroeste de California y la franja de Florida, a medida que la capa de hielo avanzaba desde el norte. años. & # 160 & # 160 & # 160 Aquí radica el problema de hoy & # 150, si bien es cierto que a lo largo de largas escalas de tiempo geológico, las plantas y los animales pueden adaptarse, si usted está hablando de un árbol que no tiene la capacidad de recolectar subir y moverse largas distancias, entonces el cambio climático que tiene lugar en una escala de tiempo muy comprimida puede hacer que sea muy difícil para el árbol lidiar con él.

U of T está investigando mucho para comprender los sistemas de vida de los árboles y las plantas, ¿no es así?

Sí, hemos hecho algunos descubrimientos importantes. Uno es de los profesores de la U of T Peter McCourt, Darrell Desveaux y Nick Provart de Cells and Systems Biology y un ex profesor de la U of T, Sean Cutler. alcanzó una comprensión, en un nivel muy detallado, del mecanismo que percibe las hormonas que le dicen a la planta & # 147OK, ahora es el & # 146 momento de apagar. & # 148

Mi propio laboratorio ha estado trabajando para comprender todos los genes que se expresan en respuesta a señales como esa, pero nos hemos centrado en una señal diferente, no en la temperatura, sino en la disponibilidad de agua. Estamos trabajando para comprender las vías moleculares que controlan los procesos de las plantas que vemos cambiar a nuestro alrededor, como las hojas que caen y luego vuelven a crecer.

Es interesante cómo este trabajo, en el estudio de árboles y plantas, suena similar al trabajo realizado sobre la salud humana.

Absolutamente. Las herramientas que estamos utilizando para investigar la medicina personalizada o la genómica traslacional, que son tan importantes para los seres humanos, son las mismas herramientas que se utilizan para comprender y proteger la salud de los bosques y los cultivos.


Un buen momento para fertilizar árboles en la mayoría de los climas templados del norte es desde el otoño hasta mediados de la primavera. En estos momentos, las raíces del árbol toman los nutrientes del suelo y los aplican a funciones importantes que promueven la salud, como el desarrollo de las raíces y la resistencia a las enfermedades, en lugar de simplemente producir un nuevo crecimiento.

Durante la temporada de crecimiento, la fertilización puede ayudar a un árbol a superar las deficiencias minerales y combatir las infecciones. Si está fertilizando a mediados o finales del verano, evite las formulaciones con alto contenido de nitrógeno, ya que esto solo promoverá un crecimiento nuevo y débil que puede dañarse fácilmente en el invierno.


¿Dónde crece el eucalipto arcoíris?

Eucalipto arcoiris (Eucalyptus deglupta) es el único árbol de eucalipto autóctono del hemisferio norte. Crece en Filipinas, Nueva Guinea e Indonesia, donde prospera en bosques tropicales que reciben mucha lluvia. El árbol crece hasta 250 pies (76 m.) De altura en su entorno nativo.

En los EE. UU., El eucalipto arcoíris crece en los climas libres de heladas que se encuentran en Hawai y las partes del sur de California, Texas y Florida. Es adecuado para zonas de rusticidad de plantas del Departamento de Agricultura de EE. UU. 10 y superiores. En los EE. UU. Continentales, el árbol solo crece a alturas de 100 a 125 pies (30 a 38 m). Aunque esto es solo la mitad de la altura que puede alcanzar en su área de distribución nativa, sigue siendo un árbol enorme.


Temperatura y crecimiento de los árboles

El crecimiento de los árboles ayuda a que los bosques de EE. UU. Absorban el 12% de los combustibles fósiles emitidos en los EE. UU. (Woodbury et al. 2007), por lo que es importante predecir el crecimiento de los árboles para climas futuros. Es incierto predecir los climas futuros por sí mismos, pero los científicos del clima probablemente son los que tienen más confianza en las predicciones de la temperatura. Se prevé que las temperaturas aumenten en 0,2 ° C en las próximas dos décadas, y luego entre 1,5 y 3,5 ° C a finales de siglo, según el modelo y el escenario de emisiones (IPCC 2007). En este número, Way y Oren (2010) proporcionan una síntesis completa, oportuna e importante de los efectos de la temperatura en el crecimiento de los árboles. Destacaré algunos de sus hallazgos y pensaré en otras formas de abordar el problema.

Way y Oren (2010) encontraron que el aumento de temperatura generalmente aumenta el crecimiento de los árboles, a excepción de los árboles tropicales. Sugieren que esto probablemente ocurre porque los árboles templados y boreales actualmente operan por debajo de su temperatura óptima, mientras que los árboles tropicales están en la suya. La respuesta del crecimiento a la temperatura no fue simplemente acelerar la misma trayectoria de ontogenia lograda a las temperaturas actuales. Sorprendentemente, la temperatura cambió la trayectoria. Los árboles más cálidos eran más altos y delgados, ¡con más follaje y menos raíces! Estos cambios fueron más pronunciados en las especies de hoja caduca que en las de hoja perenne, al igual que la respuesta general del crecimiento a la temperatura. Contrariamente a las expectativas en la literatura (Ryan 1991), la respiración de las plantas respondió menos que la fotosíntesis al aumento de temperatura, porque la respiración se aclimató mientras que la fotosíntesis no lo hizo. Way y Oren (2010) también desarrollaron y probaron ecuaciones generales para estimar los efectos de la temperatura en el crecimiento de los árboles que deberían ser útiles para ajustar los modelos. Debido a que la literatura estuvo dominada por estudios de macetas realizados con limitaciones de agua y nutrientes eliminados, sospechan que las ecuaciones podrían tender a sobreestimar la respuesta del crecimiento a la temperatura en los ecosistemas, especialmente cuando estos son limitantes. Como comentario final, Way y Oren (2010) ofrecen un excelente modelo de cómo sintetizar diversos estudios, porque los métodos son claros y estadísticamente rigurosos y se identifican y abordan las limitaciones y posibles factores de confusión.

¿Qué tan bien pueden las ecuaciones desarrolladas a partir de una síntesis de estudios entre sitios predecir la respuesta de un sitio individual? Es importante considerar esto, porque un sitio individual es donde se aplicará la ecuación. Pueden surgir problemas con las relaciones entre sitios si la población de un sitio específico tuviera una respuesta diferente a la de las poblaciones combinadas en todos los sitios. Como ejemplo, imagine si se desarrollara una relación entre sitios a partir de las 10 poblaciones representadas en la Figura 1 (Rehfeldt et al. 2002). Dado que cada una de las poblaciones está creciendo actualmente a sus temperaturas óptimas, una relación entre sitios mostraría una respuesta que conecta los picos (línea discontinua), pero la respuesta de cualquier población individual sería muy diferente. Los índices de dispersión o las estadísticas generales de ajuste del modelo para un modelo entre sitios pueden ayudar a evaluar esto. Sin embargo, debido a que los datos dentro del sitio utilizados para la relación entre sitios representan solo una pequeña fracción de la respuesta general, solo muestran una pequeña parte de la respuesta de la población. Way y Oren (2010) probaron su relación entre sitios para una sola especie (abeto Douglas) y encontraron que cuanto más específica es la relación entre sitios (por ejemplo, calentamiento solo para árboles de hoja perenne), mejor se ajusta al sitio individual. . El hecho de que los aumentos de temperatura proyectados durante el próximo siglo (IPCC 2007) estén dentro del rango de la mayoría de los experimentos sugiere que una relación entre sitios es una buena estimación inicial para el próximo siglo.

La respuesta del crecimiento de los árboles a la temperatura difiere entre las poblaciones, donde cada población se encuentra en el pico de su curva de crecimiento (círculos negros). Una relación entre sitios para estos datos (línea discontinua) predeciría mal la respuesta de cualquier población dada.

La respuesta del crecimiento de los árboles a la temperatura difiere entre las poblaciones, donde cada población se encuentra en el pico de su curva de crecimiento (círculos negros). Una relación entre sitios para estos datos (línea discontinua) predeciría mal la respuesta de una población determinada.

Una comprensión mecanicista de los efectos de la temperatura en el crecimiento de los árboles también podría provenir de una comprensión de los efectos de la temperatura en la división y expansión celular, que generalmente son más sensibles a la variabilidad ambiental que la fotosíntesis y la respiración (Hsiao 1973, Körner 2003). En muchos árboles, en muchas situaciones, la fotosíntesis no controla el balance de carbono del árbol (Körner 2003). Más bien, el control sobre los sumideros por parte de las células en crecimiento lo hace, y la retroalimentación del sumidero también puede regular la fotosíntesis y la respiración (Cannell y Thornley 2000, Wiemken e Ineichen 2000). Avanzar hacia una mejor comprensión de los controles ambientales sobre la división celular, la expansión celular y la partición de la fotosíntesis en varios sumideros podría ayudar a lograr una mejor comprensión mecanicista de cómo responderá el crecimiento de los árboles en entornos futuros.

¿El crecimiento más rápido de los árboles en un clima más cálido actuará para ayudar a mitigar el CO2 liberación de combustibles fósiles y cambio de uso de la tierra en los trópicos? El crecimiento de los árboles es solo una parte de la ecuación del carbono almacenado en los bosques o disponible para su uso como combustibles de biomasa con bajo contenido de carbono o para la sustitución del hormigón y el acero (material con altos costes de fabricación en carbono). La otra parte de la ecuación, la respuesta de las tasas de mortalidad de los árboles al clima futuro, se desconoce (Ryan et al. 2010). Las perturbaciones como incendios forestales, brotes de insectos y tormentas pueden aumentar en un mundo más cálido (Ryan et al. 2008), y hay algunas sugerencias de que esos aumentos pueden estar ocurriendo ahora (Westerling et al. 2006). Si las perturbaciones aumentan, cualquier aumento en el almacenamiento de carbono forestal o la disponibilidad de un crecimiento más rápido podría ser anulado por las pérdidas por perturbación, a menos que la mortalidad de los árboles se pueda utilizar rápidamente después de que ocurra.


Lección de primavera: Aprendiendo sobre árboles

EducationWorld se complace en presentar esta lección compartida por el Programa Get to Know, que inspira a los jóvenes a descubrir el mundo natural al proporcionar programas, recursos y eventos innovadores. El plan de lección original fue desarrollado en consulta con el aclamado artista y naturalista Robert Bateman y consultores científicos del Departamento de Educación de California. La lección aparece en la página de recursos de mejores prácticas del programa Get to Know, que ofrece a los maestros y padres planes de lecciones, videos y actividades interactivas de vanguardia y gratuitos diseñados para conectar a los niños con la naturaleza a través del arte, la música, el teatro, la escritura, la fotografía y los videos. y llevar un diario de la naturaleza. Encuentre más información, incluida una gran selección de planes de lecciones, aquí.

Asignaturas

Ciencias
& # 13 - La ciencia como investigación
& # 13 - Ciencias de la vida

Breve descripción

En esta actividad científica práctica, los estudiantes experimentan los árboles utilizando otros sentidos además de la vista.

  • Aprenda a identificar varias especies de árboles mediante la vista, el tacto y el olfato & # 13
  • Ser capaz de describir varias especies de árboles en función de características como la forma y el tipo de hojas, la corteza, la forma de crecimiento y otras & # 13
  • Describe la importancia de los árboles para los humanos y otras especies & # 13

Árboles, ciencia, ecosistema, ecología, medio ambiente, al aire libre, naturaleza, sentidos

Materiales necesitados

  • Etiquetas de árbol (tarjetas de recetas grandes con cuerdas pegadas o engrapadas) & # 13
  • Vendas para los ojos para la mitad de su clase & # 13
  • Copias de la hoja de trabajo de Blind Tree Discovery (una copia por estudiante) & # 13
  • Lápices, bolígrafos o crayones & # 13
  • Cuadernos de estudiantes, diarios u hojas de papel de dibujo & # 13
  • Portapapeles (opcional, uno por grupo de estudiantes) & # 13

NOTA: Esta lección requiere de 30 a 90 minutos y se recomienda el acceso al patio de la escuela o un parque cercano.

Plan de estudios

Los árboles son un componente clave de cualquier ecosistema, ya que influyen en todo lo que los rodea, incluido el clima local y la vida silvestre que vive en la región. Conocer los árboles en su área es un gran lugar para comenzar si desea apreciar y comprender la ecología de su estado. Esto es cierto no solo en las áreas rurales, sino también en las ciudades donde los árboles son una parte importante de la ecología urbana.

En esta actividad, sus estudiantes se familiarizarán íntimamente con los árboles utilizando otros sentidos además de la vista. Sus estudiantes descubrirán las características de las especies de árboles locales que las hacen únicas y establecerán conexiones con árboles que van más allá de saber sus nombres y su apariencia. Esta es una actividad que puede realizar en cualquier época del año, pero el mejor momento es en primavera o principios de otoño, cuando los árboles de hoja caduca todavía tienen sus hojas.

Antes de su clase, visite el sitio de la excursión y elija un lugar de reunión a poca distancia de varios árboles. Elija entre tres y seis especies diferentes de árboles que los estudiantes visitarán y coloque etiquetas con sus nombres. Pruebe esta fuente o esta fuente (o un libro de referencia de la biblioteca) para ayudar a identificar diferentes especies.

Estos árboles deben estar ubicados a una corta distancia a pie del lugar de reunión y ser claramente visibles para que pueda ver a sus estudiantes en todo momento. Si es posible, elija árboles que tengan ramas que sus alumnos puedan alcanzar para que puedan ver las hojas. Dé a sus árboles nombres cortos como "Sam" o "Betty" para que usted y sus estudiantes tengan una manera de encontrar árboles individuales en el área de su excursión. Escriba el nombre común en la parte posterior de la etiqueta de identificación.

Para preparar a sus estudiantes para esta actividad, repase la Información de antecedentes: Conozca los árboles (al final de esta lección).

Antes de comenzar esta actividad, también querrá consultar con sus alumnos para ver lo que ya saben sobre los árboles. Las siguientes preguntas pueden ayudarlo a evaluar los conocimientos previos de sus alumnos:

  1. ¿Qué diferencia a un árbol de otros tipos de plantas? Los árboles tienen un tallo leñoso grueso y generalmente son bastante altos (más de 3 yardas). Los arbustos también tienen tallos leñosos, pero tienen muchos tallos más pequeños que se elevan juntos desde el nivel del suelo. Otros hijos de plantas carecen de tallos leñosos y suelen ser mucho más cortos en altura. & # 13
  2. ¿Qué árboles crecen en tu vecindario? Verifique el conocimiento de los nombres comunes aceptados. Los estudiantes pueden decir "abeto" o "pino", o pueden conocer los nombres comunes reales, como "álamo temblón" o "jackpine". Si hay árboles visibles fuera de la ventana del aula, pregunte a sus alumnos si saben qué tipo de árboles son y cómo se llaman. Verifique si sus estudiantes comprenden la diferencia entre árboles de hoja caduca y árboles de hoja perenne. & # 13
  3. ¿Qué animales viven en los árboles? Deje que sus estudiantes nombren tantos como puedan. Esto les ayudará a pensar en los árboles como parte del hábitat de los animales locales. Pueden identificar aves que anidan o se alimentan en los árboles, y también deberían poder nombrar algunos mamíferos, como las ardillas, que viven principalmente en los árboles. & # 13
  4. ¿Cómo se reproducen los árboles? Deje que sus alumnos mencionen cualquiera de las formas con las que puedan estar familiarizados. Los árboles pueden reproducirse por medio de semillas (lo más común), pero también pueden clonarse a sí mismos a través de retoños (retoños que se elevan desde las raíces extendidas del árbol padre). ¿Se dan cuenta sus alumnos de que muchos árboles son machos o hembras? & # 13

Haga que los estudiantes completen una o más de las siguientes tres actividades:

Haga que sus alumnos trabajen en parejas. Cada grupo debe tener una venda en los ojos y una copia de la Hoja de trabajo para el descubrimiento del árbol ciego.

Permita que un miembro de la pareja le venda los ojos al otro y guíelo con cuidado hacia una de cada una de las especies de árboles marcadas.

Una vez en el árbol, el estudiante con los ojos vendados explorará el árbol desde el suelo hasta lo más alto que pueda alcanzar y describirá la textura, los olores, las formas y otros atributos del árbol. El socio registrará estas observaciones en la hoja de trabajo.

Tendrán cinco minutos para explorar el árbol antes de pasar al siguiente.

Antes de dejar el árbol etiquetado, el estudiante con los ojos vendados debe adivinar qué tipo de árbol es.

Visite al menos tres árboles diferentes y haga observaciones con los ojos vendados en cada uno.

Vuelva a llamar a sus alumnos después de 20 minutos y haga que los socios cambien de roles y repitan el descubrimiento del árbol ciego.

Cuando hayan completado la actividad, pruebe la capacidad de sus alumnos para identificar las especies de árboles. Pregúnteles qué características distinguen más claramente a cada especie. Haga que resalten estas características en su hoja de trabajo.

Distribuya papel normal y lápices a su clase. Pídales que hagan alguna o todas las siguientes acciones:

  • Haz un retrato de todo el árbol tal como aparece en su hábitat. & # 13
  • Hacer un frotamiento de la corteza de un árbol & # 13
  • Hacer un frotamiento de la hoja de un árbol & # 13
  • Haga un boceto detallado de una sola rama con algunas hojas y brotes & # 13

C. Guía de campo de árboles locales

Cuando sus estudiantes hayan identificado árboles en el área de su excursión, pídales que elaboren una guía de campo de varias páginas para estas especies de árboles. Pídales que tomen una foto con una cámara digital o que hagan dibujos y diagramas que ayuden a identificar el árbol que se debe incluir en la descripción.

Incluya detalles como la forma y el color de la hoja, la disposición de las ramas, el tamaño del árbol, el hábitat que parece preferir, la textura y el color de la corteza y otros detalles. Divida su clase en grupos y asigne una especie de árbol a cada uno. Pueden utilizar Internet para recopilar información adicional sobre la historia natural que puedan resumir para sus descripciones.

Opción interior
& # 13 Si no puede llevar su clase al aire libre para trabajar con árboles vivos, puede divertirse con una versión de esta actividad en el aula. Simplemente busque muestras grandes (las ramas podadas servirán o las variedades domésticas en macetas de un invernadero o vivero). Etiquételos y colóquelos alrededor del salón, y lleve a cabo la actividad de descubrimiento con los ojos vendados con estos materiales.

Planifique un proyecto de plantación de árboles. Una manera maravillosa de reforzar el valor de los árboles y ayudar a sus estudiantes a desarrollar conexiones personales con los árboles es hacer que los planten en el patio de la escuela, el vecindario o en terrenos públicos locales. Deberá solicitar el permiso de un propietario o de una autoridad local para hacer esto, pero dicho permiso suele ser fácil de obtener. Seleccione una especie de árbol que sea preferiblemente nativa de su región y que sepa que crecerá bien sin mucha ayuda. Solicite la ayuda de los padres si el proyecto está fuera del patio de la escuela y requiere viajar. Si planta árboles en el patio de la escuela, asegúrese de que estén plantados en un lugar donde reciban suficiente sol y humedad, y donde no sean molestados.

Multimedia: En lugar de anotar las observaciones de los estudiantes mientras tocan y exploran árboles con los ojos vendados, pídale al compañero que grabe un videoclip con una videocámara de mano, una cámara digital o que realice una grabación de audio con un dispositivo de grabación de sonido portátil, como una grabadora de casetes o una grabadora de voz digital. . Haga que sus alumnos transcriban sus observaciones en el aula.

Medios de comunicación social: Los sitios web como Flickr y Facebook son herramientas útiles para construir guías de campo, diarios de observaciones y fotografías de los árboles estudiados. Algunas sugerencias para su aplicación: una página de clase donde se anima a los estudiantes a compartir sus observaciones, una actualización actual de los árboles descubiertos y dónde o un fotomural o montaje de todos los árboles involucrados en su estudio.

Información general: Conozca los árboles

Los árboles son simplemente plantas grandes con tallos leñosos gruesos. La madera es un material resistente que fabrican los árboles a medida que crecen. Es la madera en sus tallos lo que permite que los árboles crezcan a tamaños tan grandes. Puede encontrar árboles prácticamente en todas partes: en nuestras ciudades y parques, y como parte del paisaje en casi todos los lugares a los que vamos. Son extremadamente importantes en la naturaleza porque son los seres vivos dominantes en muchos ecosistemas.

Los árboles de hojas anchas tienen hojas suaves y planas con venas ramificadas. Las hojas anchas incluyen especies como el arce de hoja grande y la baya del saúco azul. Los árboles de hojas anchas también se llaman caducifolios, lo que significa que pierden sus hojas cada otoño. La mayoría de estos árboles tienen flores simples y producen semillas durante el verano o el otoño. Algunas de sus semillas tienen forma de nueces duras, como las bellotas de los robles, mientras que otras, como el álamo temblón y el arce, producen semillas que se transportan con el viento.

Los árboles de hojas puntiagudas incluyen abetos, pinos, alerces, abetos, cedros y cicuta. Las hojas de estos árboles son rígidas y leñosas y, a excepción del alerce, permanecen en el árbol durante todo el año. Todos estos árboles producen sus semillas en conos, por lo que también se les llama árboles coníferos, que significa "conos". En su mayor parte, las coníferas son de hoja perenne, lo que significa que mantienen sus agujas durante todo el año.

  1. Sale de: Al igual que otras plantas, los árboles utilizan la luz solar para producir azúcar a partir del dióxido de carbono y el agua de sus hojas. A esto se le llama fotosíntesis. & # 13
  2. corona: La copa del árbol es la copa. El árbol crece más alto agregando nuevas ramas y agregando altura a su copa. & # 13
  3. Sucursales: Las ramas sostienen las hojas y se extienden para que las hojas reciban la luz del sol. & # 13
  4. Maletero: El tronco es el núcleo grueso y leñoso del árbol. Está hecho de un material resistente llamado celulosa, que está hecho de los mismos azúcares que los árboles producen en sus hojas. & # 13
  5. Ladrar: La corteza es la cubierta exterior rugosa de los troncos y ramas de los árboles. Protege los tejidos en crecimiento del interior para que no se sequen. Algunos árboles tienen una corteza gruesa que resiste insectos, hongos e incendios. & # 13
  6. Base: La base del árbol suele ser la parte más ancha del tronco y, a menudo, tiene la corteza más gruesa. & # 13
  7. Raíces: Las raíces de los árboles realizan varios trabajos importantes. Anclan el árbol en el suelo para que se mantenga erguido, llevan agua y minerales al árbol para usar en las hojas y almacenan azúcares y almidones durante el invierno. & # 13

La importancia de los árboles y los bosques

Los árboles juegan un papel vital en los ecosistemas como uno de los productores de alimentos más importantes de la naturaleza. Los árboles absorben grandes cantidades de dióxido de carbono y agua y, como parte del proceso, producen oxígeno y azúcar. Los animales necesitan oxígeno para poder respirar. El azúcar, llamado glucosa, se utiliza para fabricar madera y otros materiales vegetales, que también utilizan muchos animales como alimento. De esta manera, los árboles y otras plantas suministran a los animales tanto oxígeno como alimento.

Las tierras cubiertas de bosques suministran agua a los ríos y lagos. Los bosques actúan como una esponja y un filtro, absorbiendo el agua de la lluvia y el deshielo, eliminando la suciedad y los minerales y liberándola lenta y constantemente a los arroyos.

Sin bosques, nuestro suministro de agua dulce se vería aún más amenazado. Los bosques también proporcionan un hábitat esencial para muchos tipos de animales. Animales como linces, osos, lobos, caribúes, ciervos, pumas y muchos otros dependen de los bosques para sobrevivir. La destrucción de los bosques mediante la tala y la agricultura suele ser la amenaza más grave para estas especies.

Estándares nacionales

Ciencias
Grados K-4
NS.K-4.1 La ciencia como investigación
NS.K-4.3 Ciencias de la vida: características de los organismos, ciclos de vida de organismos, organismos y entornos.

Grados 5-8
NS.5-8.1 La ciencia como investigación
NS.5-8.3 Ciencias de la vida: estructura y función en los sistemas vivos, diversidad y adaptaciones de los organismos.


RESULTADOS

Usamos defoliación repetida en una parcela en un diseño de parcelas pareadas en cinco clones de álamo temblón en el Bosque Nacional San Juan en Colorado durante el verano de 2010 (ver “Materiales y métodos”). Una estación meteorológica cercana (menos de 10 km) y de elevación similar a los sitios de investigación reveló que 2010 tuvo una primavera relativamente seca, el 90% de la capa de nieve promedio y el deshielo promedio a mediados de mayo. Durante el verano de 2010, el Bosque Nacional San Juan recibió poca lluvia mensurable (menos de 0,5 cm) entre el deshielo y el inicio de las lluvias monzónicas a fines de julio, lo que provocó una sequía estacional. Después de una fuerte afluencia monzónica de lluvia, la precipitación anual de agua todavía estaba ligeramente por debajo del promedio de la región (36,8 cm 42,2 cm promedio). La precipitación anual de agua para 2011 estuvo apenas por debajo del promedio (41,1 cm 42,2 cm promedio) con la afluencia monzónica a principios de julio.

Características del dosel de estrés por carbono

Las parcelas defoliadas lavaron tres copas durante el verano (flotación natural de las hojas [C1] más dos copas después de la defoliación del 100% de tres ramets [C2 y C3]). El índice de área foliar disminuyó sustancialmente entre las tres copas (PAG = 0,0004), aunque esto fue impulsado en gran medida por diferentes factores en el segundo dosel (C2) versus el tercer dosel (C3 Fig. 1C). El área foliar promedio por hoja disminuyó en general (PAG & lt 10 −6) y marcadamente entre C1 y C2 pero mucho menos sustancialmente entre C2 y C3 (Fig. 1A). Por el contrario, el número de hojas por rama disminuyó moderadamente entre C1 y C2 pero mucho entre C2 y C3 (PAG & lt 10 −4 Fig. 1B). Ninguno de estos patrones difirió entre las ramas altas y bajas en el dosel, lo que sugiere pequeñas diferencias entre hojas de sol y hojas de sombra en el tamaño de las hojas. Observamos muy pocos casos de muerte de ramas enteras en las copas de las ramas defoliadas. Las tasas medias de fotosíntesis de la red foliar no difirieron entre el primer dosel (natural) y el segundo dosel (después de la defoliación) (Aprimero, 8,4 ± 1,2 [sd] µmol m −2 s −1 Asegundo, 8,7 ± 1,4 µmol m −2 s −1), lo que indica que las hojas renovadas funcionaron en gran medida tan bien para la absorción de carbono como las hojas iniciales.

Características del dosel (media ± se) de los ramets defoliados después del primer lavado del dosel (C1), del segundo lavado del dosel (C2) y del tercer lavado del dosel (C3). A, Superficie media por hoja (cm 2). B, Número medio de hojas por rama. C, índice de área foliar (LAI m 2 m −2).

Características del dosel (media ± se) de los ramets defoliados después del primer lavado del dosel (C1), del segundo lavado del dosel (C2) y del tercer lavado del dosel (C3). A, Superficie media por hoja (cm 2). B, Número medio de hojas por rama. C, índice de área foliar (LAI m 2 m −2).

En contraste, los ramets sometidos a SAD exhibieron patrones fuertemente direccionales en la muerte regresiva del dosel. Estos ramets tenían tasas de mortalidad mucho más altas en los lados superior y sur del dosel (Fig. 2). Nuestras observaciones de ramets en diferentes etapas de la muerte regresiva del dosel sugieren que la muerte regresiva del dosel durante el declive del álamo temblón generalmente comienza en las ramas altas y orientadas al sur y avanza hacia abajo y hacia el norte.

Distribución de la mortalidad promedio del dosel de ramets afectados por SAD. Se muestran la altura promedio de mortalidad dentro del dosel (izquierda) y la dirección de la mortalidad (derecha).

Distribución de la mortalidad promedio del dosel de ramets afectados por SAD. Se muestran la altura promedio de mortalidad dentro del dosel (izquierda) y la dirección de la mortalidad (derecha).

Dinámica y cambios de carbohidratos

En ningún momento las concentraciones de carbohidratos en los ramets de control difirieron significativamente de los ramets de control nativos (sin cortar), lo que sugiere que la excavación de zanjas de raíces tuvo poco efecto sobre el equilibrio de carbohidratos. Por lo tanto, presentamos aquí solo datos de carbohidratos de parcelas de control de zanjas y defoliadas. No hubo diferencias en las concentraciones de carbohidratos entre los tratamientos de control, defoliados y nativos antes del inicio del experimento. Además, no se observaron cambios sustanciales en los niveles de Glc en los tejidos, por lo que aquí solo se presentan las concentraciones de almidón y Suc.

La concentración de almidón de rama cambió significativamente con el tiempo (PAG & lt 10 −5), entre tratamientos (PAG & lt 10 −3), y de manera diferente entre tratamientos a lo largo del tiempo (interacción tiempo-tratamiento PAG & lt 10 −4 Fig. 3). Por el contrario, los niveles de almidón del xilema del tronco cambiaron significativamente con el tiempo (PAG = 0,003), aunque no entre tratamientos o interacciones tiempo-tratamiento (PAG = 0.45, PAG = 0,66). Las concentraciones de almidón de corteza de tronco cambiaron significativamente entre tratamientos, y estas diferencias variaron con el tiempo (PAGtratamiento = 0.013, PAGinteracción tiempo-tratamiento = 0,016). De manera similar, las concentraciones de almidón en las raíces cambiaron significativamente entre tratamientos (PAG = 0.03) e interacciones tiempo-tratamiento (PAG = 0,003). Por lo tanto, la defoliación repetida influyó fuertemente en las concentraciones de almidón de ramas y raíces, influyó moderadamente en los almidones de corteza y tuvo poco efecto sobre los almidones de xilema.

Niveles de almidón (media ± se) de ramas, xilema, corteza y tejidos de raíces en ramets de control (barras blancas) y ramets defoliados (barras grises) durante el transcurso del experimento. Los eventos de muestreo fueron enjuague antes de la hoja (P-L), primer enjuague del dosel (C1), segundo enjuague del dosel de ramets defoliados (C2), tercer enjuague del dosel de ramets defoliados (C3) y el año siguiente (N-Y) después de la defoliación. Tenga en cuenta que las muestras del próximo año no se tomaron de los tejidos del xilema / corteza.

Niveles de almidón (media ± se) de ramas, xilema, corteza y tejidos de raíces en ramets de control (barras blancas) y ramets defoliados (barras grises) durante el transcurso del experimento. Los eventos de muestreo fueron enjuague antes de la hoja (P-L), primer enjuague del dosel (C1), segundo enjuague del dosel de ramets defoliados (C2), tercer enjuague del dosel de ramets defoliados (C3) y el año siguiente (N-Y) después de la defoliación. Tenga en cuenta que las muestras del próximo año no se tomaron de los tejidos del xilema / corteza.

Los niveles de Branch Suc mostraron diferencias significativas entre tratamientos, aunque estas diferencias variaron con el tiempo (PAGtratamiento = 0.002, PAGinteracción tiempo-tratamiento = 0.01 Fig.4). Bole xilema Suc, sin embargo, mostró cambios significativos solo con el tiempo (PAG = 0.02), y la corteza Suc no mostró cambios significativos a lo largo del tiempo, el tratamiento o su interacción. Root Suc cambió significativamente solo en la interacción tiempo-tratamiento (PAG = 0,02). Esto sugiere que la defoliación repetida solo disminuyó los niveles de Suc de ramas y raíces. Exploramos toldos específicos y cambios en el nivel de los tejidos a continuación.

Niveles de suc (media ± se) de los tejidos de la rama, el xilema, la corteza y la raíz en ramets de control (barras blancas) y ramets defoliados (barras grises) durante el transcurso del experimento. Los eventos de muestreo fueron enjuague antes de la hoja (P-L), primer enjuague del dosel (C1), segundo enjuague del dosel de ramets defoliados (C2), tercer enjuague del dosel de ramets defoliados (C3) y el año siguiente (N-Y) después de la defoliación. Tenga en cuenta que las muestras del próximo año no se tomaron de los tejidos del xilema / corteza.

Niveles de suc (media ± se) de ramas, xilema, corteza y tejidos de raíces en ramets de control (barras blancas) y ramets defoliados (barras grises) durante el transcurso del experimento. Los eventos de muestreo fueron enjuague antes de la hoja (P-L), primer enjuague del dosel (C1), segundo enjuague del dosel de ramets defoliados (C2), tercer enjuague del dosel de ramets defoliados (C3) y el año siguiente (N-Y) después de la defoliación. Tenga en cuenta que las muestras del próximo año no se tomaron de los tejidos del xilema / corteza.

Dosel 1 (hoja natural)

Las concentraciones de almidón en las ramas se desplomaron después de la salida inicial de los ramets (PAG = 0,0007 Fig.3). Esto indica que las reservas primarias para la producción de dosel en los álamos temblones probablemente provengan de las ramas. El xilema del tronco y los almidones de corteza también disminuyeron significativamente (PAGxilema = 0.004, PAGladrar & lt 10-5), mientras que los almidones de raíces se mantuvieron estables o aumentaron. Los niveles de suc en el xilema, la corteza y las raíces disminuyeron levemente (Fig. 4).

Marquesina 2

Después de la defoliación experimental, las hojas recién lavadas no difirieron en ningún aspecto de las hojas anteriores (almidónnuevo, 11,3% ± 1,1% Sucnuevo, 12,8% ± 1,4% de almidónanterior, 11,6% ± 1,2% Sucanterior, 13,5% ± 1,1%). Las concentraciones de almidón de rama permanecieron bajas en ramets defoliados en comparación con una recuperación sustancial en ramets de control (PAG = 0.02), pero no disminuyeron más (Fig.3). Las concentraciones de almidón de corteza exhibieron el mismo patrón que las ramas con parcelas de control, aumentando significativamente en las parcelas defoliadas (PAG = 0,005). Los niveles de almidón de raíz exhibieron las mayores disminuciones (PAG = 0,003). Esto sugiere que las reservas para un segundo dosel provinieron en gran parte de las raíces. Los niveles de suc disminuyeron en raíces, corteza y ramas en ramets defoliados, pero las disminuciones no fueron significativas después de la corrección de Bonferroni (Fig. 4).

Marquesina 3

Después de la segunda defoliación experimental, las concentraciones de almidón de las ramas permanecieron significativamente más bajas en las parcelas defoliadas (PAG = 0,0007) pero no disminuyó en C3, mientras que los almidones de raíz y corteza se recuperaron hasta donde ya no eran significativamente diferentes de las parcelas de control (PAGraíz = 0.07, PAGladrar = 0,052). El Suc de ramas y raíces continuó disminuyendo, permaneciendo significativamente más bajo en las parcelas defoliadas (PAG = 0,0005), mientras que el xilema y la corteza Suc se recuperaron en gran medida a niveles de control.

El próximo año

Para julio de 2011, las concentraciones de almidón de las ramas permanecieron significativamente más bajas en las parcelas defoliadas que en las parcelas de control (PAG = 0,002), pero se habían recuperado en las raíces hasta donde las concentraciones de almidón de raíz defoliadas excedían las de las parcelas de control (PAG = 0,47 Fig. 3). Se observó una recuperación similar y niveles más altos en los niveles de Suc de ramas y raíces.

Vulnerabilidad de infestación

Un año después de la defoliación, las tasas de infestación aumentaron sustancialmente en ramets defoliados (Fig. 5). La frecuencia de infestación por cancro Cytospera y cancro negro aumentó significativamente (PAG = 0,004 y PAG = 0,04, respectivamente). Aunque se produjeron niveles más bajos de infestación con el barrenador del álamo y el escarabajo de la corteza del álamo, los ramets de control no experimentaron ninguna infestación por estos agentes.

Frecuencia (media ± se) de ataques de hongos o insectos en ramets de control (barras blancas) y defoliados (barras grises) 1 año después de la defoliación para el cancro Cytospera, el cancro negro, el barrenador del álamo y el escarabajo de la corteza del álamo temblón.

Frecuencia (media ± se) de ataques de hongos o insectos en ramets de control (barras blancas) y defoliados (barras grises) 1 año después de la defoliación para el cancro Cytospera, el cancro negro, el barrenador del álamo y el escarabajo de la corteza del álamo temblón.

Vulnerabilidad hidráulica

La conductividad hidráulica no difirió antes de la defoliación en 2010, sin embargo, las mediciones en 2011 indicaron grandes cambios en la capacidad hidráulica. Para julio de 2011, los ramets defoliados tenían niveles significativamente más bajos de conductividad hidráulica específica del área basal rellenada (PAG = 0,007 Fig.6). Esto también fue válido para la conductividad nativa (no rellenada) (PAG = 0.003) por lo tanto, los tratamientos no tuvieron diferencias significativas en el porcentaje de pérdida de conductividad (PAG = 0,15). Las curvas de vulnerabilidad indicaron un ligero aumento en la vulnerabilidad (niveles más altos de porcentaje de pérdida de conductividad a potenciales hídricos menos negativos), pero esto no fue significativamente diferente para ningún potencial hídrico (PAG & GT 0.17 Fig.6).

A, Conductividad hidráulica específica del área basal rellenada (media ± se g mm −1 kPa −1 s −1) en ramets de control (barras blancas) y defoliadas (barras grises) en 2010 antes de la defoliación y en 2011. B, Porcentaje de pérdida de la conductividad de los ramets de control (círculos blancos) y defoliados (círculos negros) en función del potencial hídrico de la rama.

A, Conductividad hidráulica específica del área basal rellenada (media ± se g mm −1 kPa −1 s −1) en ramets de control (barras blancas) y defoliadas (barras grises) en 2010 antes de la defoliación y en 2011. B, Porcentaje de pérdida de la conductividad de los ramets de control (círculos blancos) y defoliados (círculos negros) en función del potencial hídrico de la rama.


Clima templado de bosque caducifolio

1. ¿En qué estación los árboles de hoja caduca templados pierden sus hojas?
UNA. Invierno
B. Verano
C. Primavera
D. Otoño

2. ¿Qué capa del bosque tiene plantas de tallo blando?
UNA. La capa de hierbas.
B. El dosel.
C. El suelo del bosque.
D. La capa emergente.

3. Las temperaturas en los bosques caducifolios templados oscilan entre ___________________.
UNA. -22 ° F a 86 ° F
B. 65 ° F a 75 ° F
C. -5 ° F a 70 ° F
D. Ninguna de las anteriores.


Ver el vídeo: Cambios en los árboles en las distintas estaciones del año. (Noviembre 2022).