Un nuevo clima 'hipertropical' emerge en el Amazonas y amenaza a los árboles con estrés mortal

El estudio, publicado en la revista Nature, advierte que si la sociedad continúa emitiendo altos niveles de gases de efecto invernadero, las condiciones de "sequía caliente" podrían volverse más prevalentes en toda la Amazonía para 2100, ocurriendo incluso durante la temporada húmeda.

Los científicos denominan a este nuevo régimen climático como "hipertrópico", que está emergiendo debido al calentamiento global, el cual está extendiendo la típica temporada seca de julio a septiembre mientras trae temperaturas más altas de lo normal. En su investigación, los investigadores documentan que las condiciones de sequía caliente estresan a los árboles y aumentan la tasa normal de mortalidad arbórea en un 55%.

"Cuando ocurren estas sequías calientes, ese es el clima que asociamos con un bosque hipertropical, porque está más allá del límite de lo que consideramos un bosque tropical ahora", explicó el líder del estudio Jeff Chambers, profesor de geografía de la Universidad de California, Berkeley. Para 2100, las condiciones de sequía caliente podrían ocurrir hasta 150 días cada año.

Chambers y su equipo también descubrieron por qué los árboles están muriendo bajo condiciones hipertropicales, que ahora solo ocurren unos pocos días o semanas durante sequías extremas. Una vez que el contenido de humedad del suelo por volumen disminuye a aproximadamente un tercio, los árboles o bien detienen la captura de carbono, muriendo de hambre, o desarrollan burbujas de aire en su savia, similares a los embolismos que causan accidentes cerebrovasculares en humanos.

Esto afecta más a las especies de árboles de crecimiento rápido que a los árboles de crecimiento lento, descubrieron los investigadores. Esto significa que a medida que aumenta el número de días con alto estrés por calor, los bosques amazónicos experimentarán un cambio en las especies de árboles hacia aquellas menos susceptibles, si ese cambio puede tener lugar lo suficientemente rápido en un entorno que cambia rápidamente.

"Demostramos que los árboles de crecimiento rápido y baja densidad de madera eran más vulnerables, muriendo en mayor número que los árboles de alta densidad de madera", dijo Chambers. "Eso implica que los bosques secundarios podrían ser más vulnerables a la mortalidad inducida por la sequía, porque los bosques secundarios tienen una mayor fracción de estos tipos de árboles".

Dado que la mortalidad anual de árboles es ligeramente superior al 1%, un 0,55% adicional puede no parecer mucho, pero tiene un impacto acumulativo en el bosque, señaló Chambers. Las condiciones hipertropicales también es probable que aparezcan fuera del Amazonas en selvas tropicales en África occidental y en todo el sudeste asiático.

Chambers enfatizó que el resultado más grave se predice si la sociedad hace muy poco para reducir las emisiones de dióxido de carbono que impulsan el cambio climático. "Todo depende de lo que hagamos", dijo. "Depende de nosotros hasta qué punto vamos a crear realmente este clima hipertropical. Si vamos a emitir gases de efecto invernadero tanto como queramos, sin ningún control, entonces vamos a crear este clima hipertropical más pronto".

La investigación tiene importantes implicaciones para la capacidad de la Tierra para hacer frente a los crecientes niveles de dióxido de carbono atmosférico, ya que los bosques tropicales de todo el mundo absorben más emisiones de carbono humanas que cualquier otro bioma. Informes recientes encontraron un aumento en el dióxido de carbono atmosférico después de sequías severas en el Amazonas, lo que demuestra que el clima en los trópicos tiene un impacto medible en el presupuesto de carbono del planeta.

Chambers ha estado realizando investigaciones en el Amazonas desde sus días de posgrado en 1993, gran parte de ese tiempo con el Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) en Manaos. Su investigación más temprana estableció que la edad promedio de los árboles de la selva tropical de 10 centímetros (4 pulgadas) de diámetro es de aproximadamente 180 años, lo que hace de la región una de las áreas de almacenamiento de carbono a más largo plazo de la Tierra. Algunos árboles tienen más de 1.000 años.

Desde entonces, ha realizado estudios para comprender el ciclo del carbono en los bosques tropicales y las interacciones entre el bosque y el clima. Él y su grupo internacional de colaboradores instalaron instrumentos en dos torres de aproximadamente 50 metros de altura en dos sitios de estudio al norte de Manaos para registrar la temperatura y la humedad a diferentes niveles sobre el suelo, así como la intensidad de la luz solar en la parte superior del dosel arbóreo y la humedad del suelo en el suelo del bosque.

La más antigua de las torres fue visitada en noviembre por el gobernador de California, Gavin Newsom, durante su asistencia a la cumbre climática COP30 en Belém, Brasil.

Chambers también colaboró con un equipo para instalar sensores en los propios árboles para registrar el flujo de agua desde el suelo hasta el tallo y hacia la atmósfera. Estos sensores miden el flujo de savia, la temperatura de las hojas, la transpiración de agua de las hojas y el potencial hídrico del suelo, es decir, qué tan difícil es para el árbol extraer agua del suelo hasta sus hojas más altas a través de la transpiración.

Utilizando más de 30 años de datos de la más antigua de las dos parcelas, que había sido previamente talada selectivamente, él y su equipo demostraron un aumento significativo en la muerte de árboles el año después de sequías intensas. Las tasas más altas de mortalidad de árboles se encontraron entre las especies de crecimiento rápido que son las primeras en brotar en áreas taladas y que tienen una baja densidad de madera.

Chambers y sus colegas también combinaron datos de los dos sitios durante las sequías de 2015 y 2023 causadas por El Niño. En ambos sitios, encontraron que cuando el contenido de humedad del suelo caía por debajo de un umbral de aproximadamente 0,32 (lo que significa que aproximadamente un tercio de los poros del suelo estaban llenos de agua), las tasas de transpiración en los árboles caían rápidamente, lo que llevaba a un mayor estrés hidráulico.

"Lo realmente notable es que el contenido de humedad del suelo umbral en una parcela diferente con árboles diferentes para sequías en diferentes años (2015 y 2023) fue esencialmente el mismo: 0,32 y 0,33", dijo. "Eso fue realmente sorprendente para todos".

Eventualmente, cuando el calor alto continuaba bajo condiciones de sequía prolongada, los árboles comenzaban a experimentar colapso hidráulico: la formación de embolismos o burbujas en el xilema lleno de fluido.

"Normalmente, las plantas son bastante buenas tratando de compartimentar y simplemente decir, OK, estoy dispuesto a sacrificar esa rama para mantener viva esta pieza central", dijo. "Pero si hay suficientes embolismos, el árbol simplemente muere".

Los árboles también comenzaban a morir de hambre; a medida que las hojas cerraban sus poros para prevenir la pérdida de agua, también cortaban su suministro de dióxido de carbono, que necesitan para construir y reparar tejidos.

Finalmente, después de explorar las cambiantes condiciones climáticas utilizando datos publicados de cinco modelos diferentes de sistemas terrestres, los investigadores se dieron cuenta de que el bosque tropical estaba cambiando a un estado más caliente que no tiene análogo hoy en día, aunque se encontraba en los trópicos cuando la Tierra era mucho más caliente entre 10 y 40 millones de años atrás.

Definen los hipertrópicos como regiones que son más cálidas que el percentil 99 de los climas tropicales históricos, con sequías más frecuentes e intensas.

Con más calentamiento previsto para el futuro, este estado climático se volverá más común y, dependiendo de la rapidez con que cambie el clima, puede conducir a procesos más amplios de muerte regresiva del bosque a medida que el clima continúa calentándose. Las condiciones de sequía caliente que impulsan la mortalidad elevada de árboles se proyecta que emergerán frecuentemente durante una temporada seca típica dentro de 20 a 40 años a partir de ahora, dijo Chambers.

Pero para 2100, predijeron, los días extremos de sequía caliente ya no estarán confinados al pico de la temporada seca, sino que ocurrirán cada vez más durante todo el año, incluso durante los meses más húmedos.

"Las sequías calientes actuales son precursoras de este clima emergente, proporcionando ventanas de oportunidad para comprender mejor las respuestas de los bosques tropicales a condiciones futuras cada vez más extremas", escribieron los autores.