En un mundo que se calienta cada vez más, las plantas deben adaptarse rápidamente a los cambios térmicos para sobrevivir. Sin embargo, aún se desconocen los efectos precisos de la temperatura sobre los “relojes biológicos” de la vegetación y cómo influyen en el comportamiento de su entorno natural.
En este contexto un grupo de científicos patagónicos se concentró en estudiar qué podría pasar con la vegetación de las zonas más altas de montaña a lo largo de los años, explorando cómo el aumento de las temperaturas afectaría el funcionamiento del reloj circadiano, particularmente, en árboles autóctonos como la lenga (Nothofagus pumilio). El informe final fue publicado en la revista New Phytologist.
Una década de trabajo
Verónica Arana es investigadora de CONICET y reside en Bariloche. Es licenciada en Biología de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (Universidad de Buenos Aires) y doctora en Ciencias Biológicas. Realiza su trabajo de investigación en el Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB) el cual tiene doble dependencia de INTA EEA Bariloche y CONICET.
Ella es parte del equipo de investigación y señala que esa predicción ya observada “nos hizo pensar que tal vez la lenga tiene impedimentos para crecer en zonas más cálidas y bajas de las montañas en Patagonia Norte, en otras palabras que sea sensible a las temperaturas cálidas, señala.
Primero adelanta que el estudio “se hizo sobre en la lenga por varias razones”, y explica: “La primera es que es una de las especies más abundantes y de mayor distribución de los bosques andino-patagónicos argentinos y chilenos, por lo cual reviste una gran importancia ecológica”.
Continúa: “Por otro lado, la lenga muestra una distribución llamativa. Si bien se encuentra presente en un rango de 2500 km norte-sur (en nuestro país desde latitudes cerca de los 36 hasta los 56 grados aproximadamente), en las latitudes extremas de sur (zonas frías) se encuentra presente desde el nivel del mar hasta el límite superior de las montañas. Sin embargo, a medida que la latitud decrece (o sea movemos hacia el norte a zonas más cálidas) la lenga se encuentra sólo en las zonas altas al punto que alrededor de los 40 grados la encontramos sobre los 1000 m sobre el nivel del mar hasta el límite superior del bosque”.
En el trabajo también se estudió al roble pellín (Nothofagus obliqua) que, contrariamente a la lenga, se encuentra en las zonas bajas y cálidas del bosque.
El trabajo fue multidisciplinario, habiendo participado investigadores y becarios de doctorado de distintas disciplinas, como fisiología de plantas y biología molecular, bioinformática, y ecología y bosques patagónicos. “El trabajo llevó un poco más de 10 años porque tuvimos que poner a punto técnicas de biología molecular en la especie, identificar genes, poner a punto condiciones experimentales para evaluar el comportamiento de las plantas tanto de laboratorio como en el bosque. También dependiendo del contexto, tuvimos momentos de financiación y otros de falta de financiación; durante este último tiempo las cosas fueron mucho más lentas o directamente estuvieron paradas”, describe.
¿Qué son los relojes circadianos en la naturaleza?
De acuerdo al trabajo que llevó a cabo el equipo del cual es parte Verónica, una de las claves está en entender los “relojes circadianos” de cada especie y su capacidad de adaptación a los cambios climáticos. “Los relojes circadianos podrían describirse como relojes biológicos, que son un sistema autónomo de percepción del tiempo. O sea, los relojes circadianos les permite a los organismos medir el tiempo”, explica.
Y agrega: “Estos relojes ajustan procesos biológicos a cambios cíclicos en el ambiente, que se producen por la rotación de la Tierra sobre su eje, o por su movimiento orbital alrededor del sol. Con esto, las plantas regulan un montón de procesos fisiológicos a lo largo de su ciclo de vida. Los relojes circadianos se ponen en hora por señales del ambiente: por ejemplo, antes de que salga el sol, la planta ya va preparándose para hacer fotosíntesis, al punto que cuando ya están dadas las condiciones del día para que esta ocurra a su máximo nivel, la planta ya posee su maquinaria de fotosíntesis activa, optimizando el aprovechamiento del periodo de luz”.
“Se sabe que el reloj circadiano de las plantas funciona en un rango de temperaturas grande. Sin embargo, fuera de ese rango de temperaturas pierde su función, por ejemplo, no puede acoplarse a los cambios cíclicos del ambiente. Y cuando el reloj circadiano pierde su función muchos procesos de la planta pierden su regulación, y las plantas crecen menos, o mueren más, pueden competir menos contra sus vecinas, entre otras cosas”, aclara.
Qué hacer
Este tipo de estudios resultan clave para entender mejor cómo las plantas responderán al cambio climático y cómo podrían adaptarse a un futuro con temperaturas más altas.
“Básicamente, en el laboratorio vimos que el reloj circadiano de la especie que 'prefiere' las zonas cálidas es capaz funcionar a temperaturas mayores que la especie que se encuentra en las zonas más frías. Cuando llevamos las plántulas al bosque vimos que, de forma coherente con los resultados del laboratorio, el reloj circadiano de la especie de climas más fríos (zonas más altas) no funcionaba del todo bien en las zonas cálidas (donde no está presente naturalmente), pero sí funcionaba en las zonas más frías. La pérdida de función del reloj circadiano se asoció a una mayor mortalidad de plántulas y menor capacidad de crecimiento”, puntualiza Verónica.
Y continúa: “La especie de zonas cálidas (roble) no mostró este comportamiento, por ejemplo, el reloj circadiano funcionó a ambas altitudes, y las plántulas mostraron la misma capacidad de crecer y de sobrevivir en los dos ambientes”.
Entonces, si a fines de este siglo, la temperatura media anual de los sitios altos, donde hoy habita la lenga, comienza a asimilarse a la media anual de los sitios bajos, “en momentos donde la especie es vulnerable, por ejemplo durante la estación de crecimiento, por todo lo que vimos es posible que la lenga tenga dificultades para regenerar (al menos en Patagonia Norte). Con regenerar me refiero a que produzca plantas nuevas a partir de semillas, que puedan establecerse y crecer dando lugar a nuevas generaciones”, concluye.
“Creemos que, habiendo realizado esta caracterización inicial del reloj circadiano de estos árboles y teniendo una idea de cómo responde a la temperatura, podríamos ahora buscar poblaciones / genotipos que puedan mantener ritmos a temperaturas más altas, los cuales podrían ser candidatos para programas de mejoramiento, para identificar materiales más aptos para la restauración de bosques o producción forestal”, resalta la investigadora.
“En este sentido, en el equipo estamos trabajando fuertemente para el desarrollo de líneas biotecnológicas en plantas con este fin en el marco del programa de biotecnología de INTA, con proyectos que incluyen tanto colaboraciones internacionales como nacionales y también proyectos PICTs (estos últimos eran un gran pilar para nuestra investigación y actualmente se encuentran detenidos)”, menciona.
Sostener la vida
Más allá de este estudio particular, Verónica considera que “hoy la situación de los bosques nativos a nivel mundial es muy compleja”.
En 2015, la prestigiosa revista científica Nature publicó un informe que indica que a nivel mundial la pérdida de cobertura boscosa promedia los 192,000 km2/año, lo que equivale a un número de 15.3 mil millones de árboles en todo el planeta, y los autores afirman que esta tasa de pérdida de masas boscosas aumentaría en el futuro cercano.
“Los bosques argentinos no son la excepción –añade la científica de Bariloche – encontrándose en una situación compleja por la alta tasa de deforestación para promover el avance de la frontera agrícola y los incendios, entre otros puntos. Sin ir más lejos, los últimos incendios en la zona andina patagónica de Argentina consumieron más de 40.000 hectáreas de bosques nativos. Eso implica una pérdida de biodiversidad enorme”.
“Frente a este escenario la conservación de los bosques es de suma relevancia. Los bosques, al secuestrar grandes cantidades de carbono, constituyen un elemento clave para contrarrestar los efectos del aumento de la producción de CO2 por la actividad del hombre. Además, funcionan como ‘pulmones del planeta’, proveyendo oxígeno. Los bosques sostienen vida, benefician a las personas y aportan al equilibrio del clima del planeta”, reflexiona.