El aumento de la tasa de crecimiento de las plantas observado en todo el mundo como respuesta al incremento de los niveles de CO2 –un fenómeno conocido como «reverdecimiento global»– podría verse frenado por el creciente estrés hídrico, según un estudio.
El calentamiento global está provocando cambios en los niveles de vapor de agua, según la investigación, lo que, a su vez, podría estar afectando a la tasa de fotosíntesis de las plantas –el proceso que sustenta el crecimiento vegetal.
Los resultados sugieren que, en el futuro, la capacidad de las plantas para absorber el CO2 emitido por los seres humanos podría verse «sustancialmente reducida», afirma la autora principal a Carbon Brief.
Actualmente, la tierra absorbe el 30 % de los gases de efecto invernadero emitidos por los seres humanos, según un informe histórico reciente del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).
Los resultados «ponen de relieve de forma acertada el creciente estrés hídrico de las plantas», afirma otro científico vegetal a Carbon Brief.
Volviéndose verde
Las investigaciones que utilizan satélites y mediciones in situ muestran que el mundo se ha vuelto «más verde». Es decir, tanto la tasa de crecimiento de las plantas como la superficie de tierra cubierta por vegetación han aumentado desde el inicio de la revolución industrial.
Este «reverdecimiento global» se ha debido en gran medida al aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera. Las plantas utilizan el CO2 durante la fotosíntesis y, por tanto, a medida que los seres humanos han emitido cada vez más CO2, las plantas han crecido a un ritmo cada vez más rápido.
El impacto del aumento de los niveles de CO2 en el crecimiento de las plantas se conoce como «efecto fertilizante del CO2». Un estudio publicado en 2016 concluyó que el efecto fertilizante del CO2 es responsable de alrededor del 70 % del reverdecimiento global. (Sin embargo, un estudio más reciente recogido por Carbon Brief cuestionó hasta qué punto el efecto fertilizante del CO2 es responsable del reverdecimiento global.)
Comprender qué impulsa el reverdecimiento global y cómo podría cambiar es importante, ya que este fenómeno desempeña un papel fundamental en la eliminación de CO2 de la atmósfera.
La tierra absorbe actualmente alrededor del 30 % de los gases de efecto invernadero emitidos por los seres humanos, según el reciente informe sobre el uso de la tierra del IPCC, siendo las plantas responsables de la mayor parte de este carbono terrestre.
Investigaciones anteriores han sugerido que, a medida que aumentan los niveles de CO2, las tasas de crecimiento de las plantas seguirán aumentando, lo que significa que, con el tiempo, la tierra absorbe más carbono.
Sin embargo, el nuevo estudio, publicado en Science Advances, concluye que el aumento de los niveles de estrés hídrico podría estar contrarrestando el efecto fertilizante del CO2, afirma el autor principal del estudio, el profesor Wenping Yuan, investigador en ecología del cambio global de la Universidad Sun Yat-sen en Guangdong (China). Declara a Carbon Brief:
«El crecimiento de la vegetación a nivel mundial se vio favorecido antes de finales de la década de 1990, gracias al efecto fertilizante del CO2. Sin embargo, nuestro estudio muestra que el crecimiento de la vegetación mundial ha experimentado una tendencia decreciente desde finales de la década de 1990, cuando [los cambios en el vapor de agua] a escala global comenzaron a aumentar.»
El valor del vapor
Para el estudio, los autores analizaron una medida denominada «déficit de presión de vapor» –o VPD, por sus siglas en inglés.
Esta medida es la diferencia entre la cantidad de vapor de agua presente en el aire y el punto en el que el vapor de agua del aire se satura. La medida ofrece una idea del «potencial hídrico» de la atmósfera, explica Yuan:
«Básicamente, si el potencial hídrico es mayor en la atmósfera –es decir, si el VPD es mayor–, el agua se disipará más rápida e intensamente del suelo y de las plantas.»
Las plantas reaccionan ante un VPD más elevado cerrando sus estomas –los poros que utilizan para absorber los gases necesarios para la fotosíntesis– con el fin de evitar la pérdida de agua, explica Yuan. Esto hace que realicen la fotosíntesis a un ritmo más lento y, por tanto, que crezcan más despacio, añade.
Un aumento del VPD también hace que las plantas se sequen más rápidamente y, por tanto, puede contribuir a la muerte de bosques relacionada con la sequía, añade el estudio.
Para analizar cómo ha cambiado el VPD en las últimas décadas, los autores examinaron varios conjuntos de datos climáticos globales. Se centraron específicamente en el VPD de las zonas con vegetación.
Comprobaron que el VPD de las zonas vegetadas ha aumentado «considerablemente» desde finales de la década de 1990. El gráfico siguiente, extraído del estudio, muestra cómo ha aumentado el VPD desde 1850 hasta la actualidad. En el gráfico se utiliza el color para mostrar los resultados de los distintos conjuntos de datos climáticos.
Los autores también concluyen que es probable que el VPD de las tierras con vegetación siga aumentando en el futuro.
Según Yuan, es probable que el aumento del VPD esté influido por el cambio climático.
Según explica, el nivel al que el vapor de agua del aire se satura aumenta como consecuencia del calentamiento de las temperaturas. (Esto se debe a que el aire más cálido puede contener más humedad.)
Sin embargo, al mismo tiempo, la cantidad de vapor de agua en la atmósfera está disminuyendo. Según el nuevo estudio, esto podría deberse a que la cantidad de agua que se evapora de los océanos del mundo está disminuyendo. Yuan afirma:
«El calentamiento global puede reducir la velocidad del viento, lo que, a su vez, disminuye la evaporación del agua de la superficie del océano.»
Según explica, esto significa que el déficit entre la cantidad de vapor de agua del aire y el nivel al que la presión del agua en el aire se satura es cada vez mayor a medida que cambia el clima.
De verde a marrón
En la siguiente parte del estudio, los autores utilizaron datos de satélite para observar cómo han cambiado las tasas de crecimiento vegetal a nivel mundial desde la década de 1990.
Los mapas siguientes, extraídos del estudio, muestran cómo ha cambiado la tasa de reverdecimiento en distintas zonas del mundo entre 1982-1998 (arriba) y 1999-2015 (abajo). En los mapas, el rojo indica que la tasa de reverdecimiento disminuyó en el periodo, mientras que el verde indica que aumentó.
Los mapas indican que desde finales de la década de 1990 se han producido «disminuciones persistentes y generalizadas» en la tasa de reverdecimiento, según el estudio.
A continuación, los investigadores utilizaron modelos para desentrañar los factores que podrían haber provocado las disminuciones del crecimiento vegetal desde finales de la década de 1990. Yuan afirma:
«Los resultados muestran que el aumento del VPD desde finales de la década de 1990 es una causa dominante de la disminución del crecimiento de la vegetación.»
Un sumidero que se reduce
En el futuro, es probable que el cambio climático provoque un nuevo aumento del VPD, lo que podría tener efectos aún mayores en la tasa de crecimiento vegetal, afirma Yuan:
«La disminución de las tasas de crecimiento de la vegetación reducirá considerablemente la capacidad de las plantas para absorber el CO2 atmosférico. La concentración de CO2 en la atmósfera aumentará, si no cambian otras condiciones, lo que dará lugar a un efecto invernadero más intenso.»
Investigaciones previas han demostrado que el efecto fertilizante del CO2 podría verse limitado aún más por restricciones a la disponibilidad de nutrientes del suelo. En particular, la falta de nitrógeno y fósforo podría limitar el crecimiento de las plantas a medida que aumentan los niveles de CO2.
El nuevo estudio no tuvo en cuenta cómo los cambios en la disponibilidad de nutrientes podrían afectar al crecimiento de las plantas. Sin embargo, en comparación con las limitaciones de disponibilidad de nutrientes –que probablemente se mantengan estables a lo largo del tiempo–, el estrés hídrico podría seguir aumentando a medida que se calienta el clima, afirma Yuan:
«Nuestros resultados indican que el VPD seguirá aumentando hasta finales de este siglo con el calentamiento del clima y, por tanto, sus efectos serán cada vez más importantes.»
Los resultados ponen de relieve la amenaza que el estrés hídrico supone para las plantas y, por tanto, para el sumidero terrestre, afirma el profesor Ranga Myneni, investigador del reverdecimiento global de la Universidad de Boston, que no participó en el estudio. Declara a Carbon Brief:
«El estrés hídrico provocará un pardeamiento, especialmente en los bosques tropicales y boreales. En estos últimos, dichos cambios climáticos favorecen los incendios y las plagas de insectos, fenómenos que hemos observado durante los últimos 20 años. Los autores ponen de relieve de forma acertada el creciente estrés hídrico de las plantas.»
