Dels cicles naturals dels boscos

“Invertim molt més temps en les publicacions científiques que en fer la ciència accessible”

Rossella Guerrieri és doctora en Ciències Forestals i Ambientals i està realitzant un post-doctorat al CREAF des de 2016. Els seus projectes es relacionen amb els cicles naturals dels boscos i és una ferma defensora de l’impacte social de la ciència.

La investigadora Rossella agafant testimonis de fusta de l'arbre tuliper Liriodendron tulipifera a Morgan Monroe (Indiana, EUA). Autora: Rossella Guerrieri.

Fent un repàs al teu currículum em veig obligada a preguntar-t’ho … ¿Comptes amb un projecte finançat per la NASA?

Sona curiós, però sí, ells també s’interessen pels temes forestals. Durant tres anys la Universitat de New Hampshire, juntament amb una fundació de la NASA i l’Scott Ollinger com a investigador principal, em van concedir un projecte per estudiar el paper de les copes dels arbres en el cicle de l’aigua i la seva connexió amb el cicle del carboni. La veritat és que vaig aplicar a l’oferta amb poques esperances, però vaig rebre una resposta que em deia que havien escollit a dos candidats finalistes i que jo era un d’ells. Van tornar a entrevistar-me i un matí quan em vaig llevar, vaig llegir un correu que deia “et véns als Estats Units”.

Es tractava d’un estudi bastant punter que combinava dades de satèl·lit amb dades del flux de carboni i energia entre les copes dels arbres i l’atmosfera (el mètode Eddy Covariance). Els resultats es complementaven amb anàlisis químiques dels anells dels arbres i isòtops. La veritat és que va ser una experiència que va suposar un punt d’inflexió en la meva carrera, ja que em vaig adonar que per a l’estudi detallat dels boscos calia una visió global de tot l’ecosistema.

"Volem demostrar que la transformació del nitrogen de les plantes no només es dóna mitjançant bacteris al sòl, com diuen els llibres de text d'ecologia"

¿I té relació amb la teva investigació aquí al CREAF?

Sí, està connectat. He arribat al CREAF becada per les Marie Skłodowska-Curie Actions per estudiar de nou les copes dels arbres, però ara en relació al cicle del nitrogen. S’emmarca dins el projecte Nitriphyll, on treball amb els ecòlegs Maurizio Mencuccini i Josep Peñuelas. Amb l’ajuda d’isòtops d’oxigen i nitrogen i l’anàlisi de les concentracions atmosfèriques de compostos nitrogenats, volem demostrar que la transformació del nitrogen de les plantes no només es dóna a terra mitjançant bacteris especialitzats, com diuen els llibres de text d’ecologia, sinó que també ocorre en les copes dels arbres.

En les copes també es transforma el nitrogen? Amb quin mecanisme

Sí, també per bacteris! Justament estem buscant quin percentatge del nitrogen (en particular nitrat, NO3) que trobem a la vegetació ha estat produït pels bacteris que viuen a les fulles i comparar-lo amb el percentatge que produeixen els bacteris del sòl. Així podríem fer més detallat el cicle del nitrogen, que sembla molt conegut però encara té mancances.

A més, per a això analitzarem per primera vegada la informació genètica de tota la comunitat de bacteris que viuen a les copes, com si d’una fotografia momentània es tractés, una tècnica que es diu metagenòmica. I que esperem resulti en el descobriment de noves espècies que les habiten.

I on ho esteu estudiant? A la regió mediterrània?

No, aquest estudi abasta una regió molt més àmplia. Tenim 11 llocs de mostreig, que van des de Suècia fins localitzacions mediterrànies. Aquests estan inclosos dins de la xarxa de monitorització ICP-Forests i se centren en les dues espècies més comunes a Europa: el faig comú i el pi roig. Pretenem tenir una visió europea completa per mesurar com estan evolucionant els boscos i els seus cicles naturals davant el canvi climàtic i la contaminació atmosfèrica per nitrogen. Aquí a Catalunya, amb la investigadora Anna Àvila, seguim una parcel·la del Montseny anomenada La Castanya.

Col·lector d'aigua de precipitació sota les copes d'alzines (Quercus ilex) a La Castanya. Aquesta aigua va ser utilizada per experiments amb isòtops i anàlisis genètiques. Autora: Anna Àvila.

I creus que això tindrà repercussió en la societat?

Jo espero encaridament que si. Cada vegada més, els projectes europeus demanen mesurar l’impacte de la teva investigació en la societat i les beques Marie Skłodowska-Curie són un exemple. Al meu projecte, concretament, volem evidenciar i donar a conèixer que les copes dels arbres no només són importants en els cicles de l’aigua i el carboni, sinó que són també una peça fonamental per al cicle dels nutrients com el nitrogen. No es tracta només d’un grapat de fulles!

A més, si seqüenciem els bacteris que viuen a les copes, podrem saber d’on vénen i si la seva dispersió té implicacions en la salut humana. Els científics convivim amb la ciència des que posem un peu fora del llit, no només en el treball. Fins i tot en les nostres trobades personals, de vegades, hem de pactar no parlar de ciència. Com no hem de comunicar-la?

Encara estem en un sistema que el que promou la teva carrera és el factor d'impacte de les teves publicacions

Però no tothom pensa igual. Encara falta molta divulgació científica per part dels investigadors.

És cert i, la veritat, considero que és culpa nostra. Invertim molt més temps a les publicacions purament científiques que en ser creatius, fer la ciència fàcil, accessible. Encara estem en un sistema que el que promou la teva carrera és el factor d’impacte de les teves publicacions i no es té en compte que estem en deute amb la ciutadania, que paguen la recerca pública amb els seus impostos.

I la societat, no tenen part de culpa? S’interessa per la ciència?

Sí, hi ha interès, però estem poc entrenats en general. Des de l’escola s’hauria d’incentivar que aprenguem a transmetre la informació amb missatges clars: a través de projectes definits, presentacions orals, etc. Els nens i els joves són potencials transmissors de la ciència. Per part dels receptors, cal animar i ensenyar a la gent a que pregunti, a fer que s’iniciï el diàleg que propicia la comunicació entre científics i no científics, perquè normalment decideixen no participar-hi. Crec que pensen que de tota manera no t’entendran, perquè no són persones amb formació científica i perquè, a més, nosaltres fem servir massa tecnicismes.

És que de vegades el llenguatge científic…

Sí, és important que ens expressem amb intenció de que ens entenguin. Personalment, trobo apassionants algunes iniciatives com el Science Festival a Edimburg, al que vaig participar durant el meu post-doctorat allà. En festivals d’aquest tipus el científic explica els seus projectes de manera propera i fa sentir a la gent que forma part de la ciència. Veus entusiasme en ells!

Bosc de pi roif (Pinus sylvestris) en Thetoford al Regne Unit (un dels llocs de mostra inclosos a Nitriphyll). Autora: Rossella Guerrieri

I a l’hora de comunicar la ciència, influeix ser dona?

En comunicació, no, però a l’acadèmia… Sincerament, encara és molt difícil escalar. Les beques d’investigació necessiten abordar les qüestions de gènere d’una altra manera, evitar que et contractin en un projecte perquè ets dona i els “falten dones” per complir els requisits. Tenim currículums prou potents com perquè ens seleccionin per ells i un munt de bones idees de dur a terme.

Tu t’has trobat amb aquests problemes?

La veritat és que en aquest sentit crec que sóc afortunada. No crec haver estat seleccionada a cap de les meves beques pel fet de ser dona, o almenys no ho vaig saber. La gent amb la qual he treballat ha valorat les meves idees i habilitats. No obstant això, sí que és veritat que de vegades m’he trobat en alguna situació curiosa, com ara escoltant comentaris sobre que una dona “cavant un forat a terra” per agafar mostres forestals no era una imatge femenina. Això és perquè el món forestal s’associa normalment a l’home, i a les dones científiques se les imaginen amb la seva bata de laboratori fent algun tipus d’experiment. És evident que aquest no sempre és el cas, ja que aquí al CREAF tenim munts d’exemples!

Verónica Couto Antelo

Tècnica de Comunicació del CREAF des de març del 2016. Graduada en Biologia (UB, 2015) i Màster en Comunicació Científica, Mèdica i Ambiental (BSM-UPF, 2016).

· Article publicat al blog del CREAF el 31 d'octubre 2017

Arbres gegants i de gran longevitat

Pastors d’arbres

Hi ha arbres gegants, com cedres i sequoies, que són un exemple de gran longevitat i les seves poblacions depenen molt més de tendències que no pas d’episodis traumàtics concrets. El canvi climàtic i les pressions humanes poden dificultar la seva supervivència.

Per a Enric.

Al circ de Jaffar, a l’Alt Atles, els monumentals cedres es retallen al cel mostrant els monyons de les seves branques podades, mentre una reduïda coberta de fulles permet l’arbre sobreviure (veure Fotografia 1). Són arbres centenaris, que han estat periòdicament podats pels pastors per proporcionar aliment als seus ramats. Els pastors transhumants pugen pel tronc —es veuen les osques que els ajuden a ascendir— i deixen caure a terra les branques tallades per oferir un suplement a l’escassa herba i les alzines rosegades, que formen un estrat a gran distància per sota del dosser de cedres. No són rars els arbres que moren com a resultat d’aquest règim de podes, combinat amb una sequera que ja es perllonga des de fa dècades. Hi ha espècies d’arbres molt longeus, com els cedres, que costa que morin, tret que pateixin un trauma —una allau, un llamp, una tempesta de vent, un incendi— o l’atac d’alguna plaga d’insecte o d’algun patogen. Quant més haurien pogut viure aquests cedres si no haguessin estat sistemàticament tallats des de fa segles? Encara que l’activitat ramadera és molt antiga, segurament ha arribat al seu màxim bastant recentment, des de fa uns 1.200 anys, a partir de l’arribada de les tribus àrabs amb l’hègira.

A les muntanyes Inyo de l’interior de Califòrnia, sota un clima desèrtic i fred, creixen els arbres més vells del món. Són exemplars de Pinus longaeva (Great Basin Bristlecone pine), alguns dels quals s’han datat de fa 4.900 anys a partir dels seus anells de creixement (veure Fotografia 2). Els científics atribueixen tal longevitat a l’absència d’incendis degut a la falta de combustible i a les baixes temperatures hivernals que limiten el desenvolupament de les plagues. Més a l’oest, a Sierra Nevada creixen les gegantines sequoies, datades de fa 3.000 anys (veure Fotografia 3). Els humans hem necessitat unes 500 generacions per transitar des de l’última glaciació fins als nostres dies. Les sequoies només han vist succeir-se cinc generacions des que els gels cobrien les muntanyes.

Els boscos de sequoies són un patrimoni que volem conservar i per això els gestors fa temps que les observen i estudien. Saben que perquè emergeixin noves plàntules les pinyes caigudes s’han d’obrir a la calor dels incendis de superfície, poc intensos, que també fan desaparèixer la fullaraca del terra. Però què representa un esdeveniment anual de reclutament de noves plàntules en una espècie que viu mil·lennis? La vida dels humans és molt més curta que la de les sequoies i ens costa posar-nos al seu lloc. Volem comprendre la vida d’aquests arbres amb les nostres cadències d’anys o decennis, però això és segurament inadequat. Potser els científics forestals que estudien aquestes espècies haurien de mirar escales temporals més àmplies, de segles, com les que solen utilitzar els paleoecòlegs quan analitzen registres pol·línics o sedimentaris. Això implica ampliar els intervals en els que s’obtenen les mitjanes o focalitzar-se en moments particulars on s’acceleren els esdeveniments.

 

Fotografia 1. Bosc de Cedrus atlantica amb alzines de l’Alt Atlas sotmès a una intensa poda de les seves branques per proveir d’aliment al ramat. Autor: Francisco Lloret

Podem preguntar-nos com veuen aquests arbres el canvi climàtic quan un únic individu ha experimentat nombroses fluctuacions climàtiques al llarg de la seva vida. Potser es tracti d’una més, o potser aquest canvi va massa ràpid per al que estan acostumats. Per afrontar aquesta qüestió hem de recordar que el destí de les poblacions el determinen tres fases: l’establiment de les plantes, el seu creixement i la seva mort. En espècies de vida curta, les taxes anuals d’aquestes fases són importants per determinar la disminució, persistència o augment de les seves poblacions. Però en espècies longeves els canvis d’un any a l’altre són menys rellevants i hem de fixar-nos en les tendències.

Per exemple, l’any 2014 es va produir una defoliació massiva a les sequoies californianes com a conseqüència d’una sequera sense precedents. En altres espècies l’episodi segurament hagués causat una important mortalitat d’arbres, particularment si hagués coincidit amb altres agents agressius —com va ser el cas de Pinus edulis a Nou Mèxic i Arizona durant els anys 2001-2007, quan la sequera es va combinar amb la infecció per escarabats perforadors. Però en el cas de les sequoies, pocs arbres van morir i molts altres es van recuperar posteriorment. Per tant, perquè hi hagi canvis significatius en les poblacions d’aquestes espècies longeves necessitem que els episodis traumàtics es repeteixin al llarg del temps.

És el que va passar als cedres de l’Atles quan van experimentar podes continuades al llarg de la seva vida. De fet, tal com apunten els models climàtics, el canvi climàtic estaria ja exposant aquestes espècies longeves a episodis de sequera extrema crònics. També és important veure el que passa en moments clau, com després d’un incendi quan es produeix l’establiment de nous individus. Científics nord-americans estan trobant que en els últims decennis l’establiment de noves plantes de coníferes després d’incendis a les muntanyes Rocalloses d’Amèrica del Nord està disminuint, molt probablement a causa de l’augment de l’aridesa associada al canvi climàtic. Aquest exemple il·lustra també que la combinació de diferents situacions extremes, com els incendis i la sequera, que afecten a processos demogràfics clau, com la mortalitat i l’establiment, pot provocar canvis ràpids —és a dir, una pèrdua de resiliència— que seria més difícil d’una altra manera.

Fotografia 2. Exemplars de Pinus longaeva de l’oest d’Amèrica del Nord amb milers d’anys d’edat. Autor: Francisco Lloret

Però per sota de les sequoies que es destaquen cap al cel, trobem altres espècies d’arbres i arbustos de menor port i amb una menor longevitat. El seu creixement està condicionat pels recursos que els gegants els deixen. No obstant això, la dinàmica de les seves poblacions —mort, reclutament— sembla regir-se per ritmes diferents del de les sequoies. És com si les sequoies i la vegetació amb la qual conviu estiguin descompassades, cadascuna al seu ritme. Intuïtivament podem entendre que la persistència de les poblacions es produirà si en el temps aproximat d’una generació les morts queden compensades per l’establiment de noves plantes que creixen fins arribar a adults. Evidentment, a partir d’aquest model senzill, les coses es poden complicar bastant i la variabilitat entre espècies és molt gran. En tot cas, aquesta convivència d’espècies amb diferents ritmes demogràfics ens mostra que no hi ha una única solució ecològica a unes mateixes condicions del medi. També ens indica que la longevitat de les espècies és una forma d’adaptar-se als canvis temporals del medi. Mentre sobrevius, esperes que vinguin temps millors. Els animals es poden moure buscant millors condicions; les plantes, que amb prou feines poden explorar uns metres al seu voltant, juguen amb el seu cicle demogràfic —també anomenat cicle de vida.

Potser el cas més conegut de tipologia demogràfica és el que van proposar MacArthur i Wilson el 1967, completat per Pianka el 1970. Aquests autors van descriure un ventall de possibilitats, que van des d’espècies en que la selecció natural hauria afavorit taxes de creixement demogràfiques altes associades a un alt esforç reproductiu (selecció per la r, corresponent a la taxa màxima de creixement poblacional), fins a espècies amb taxa de creixement baixes, però capaces d’acumular mida i acaparar recursos al llarg d’una vida llarga (selecció per la K, corresponent a la capacitat de càrrega poblacional, que indicaria unes altes densitats d’individus, explotant al màxim els recursos disponibles).

La longevitat dels arbres ens meravella. Però veiem que les solucions biològiques als reptes del medi són múltiples i sovint coexisteixen —moltes vegades és més útil pensar per què una espècie no es troba en un lloc que cavil·lar les raons per les que és allà. Aquesta multiplicitat de solucions permet mantenir el funcionament de l’ecosistema, el qual per naturalesa és canviant. També ajuda a refer aquesta funcionalitat després d’una alteració profunda, tal com descriu el concepte de resiliència. Així, el que es perd amb la mort sobtada d’espècies longeves es recuperaria aviat gràcies a les espècies de creixement ràpid.

Fotografia 3. Bosc de sequoies (Sequoiodendron giganteum) de Califòrnia dominat per gegants mil·lenaris. Autor: Francisco Lloret

Alguns ecòlegs pensen que és poc rellevant quines espècies es trobin en un ecosistema per explicar els seus balanços d’aigua, energia o nutrients. L’important seria la seva manera de funcionar, no la seva identitat. Potser tinguin una part de raó, però sovint les espècies presenten combinacions úniques de característiques funcionals que no es poden separar. Espècies que aparentment exerceixen una funció similar, juguen papers diferents en una altra funció. Això pot ser important per a la resiliència de l’ecosistema, perquè la recuperació de les diferents funcionalitats pot dependre de les espècies involucrades, i de com es compensen les seves taxes demogràfiques —com la mortalitat i l’establiment— al llarg del temps.

Lindenmayer i Laurance han posat recentment en valor a aquests gegants —ells en diuen ‘Large Old Trees‘, LOT—, assenyalant les dificultats de conservar-los a causa de les seves baixes densitats i als seus lents ritmes vitals. Per això, hauríem d’aprendre dels “ents“, pastors d’arbres, de l’obra de Tolkien, que van saber adaptar-se a aquests ritmes i així persistir amb ells.

Francisco Lloret

Professor d’Ecologia de la UAB. Investigador del CREAF en temes d’ecologia de la vegetació i canvi global. President de l’Asociación Española de Ecología Terrestre.

· Article publicat al blog del CREAF el 14.10.2017

Pins i alzines

Qui resisteix millor les ventades?

El company i amic de 'Amics arbres · Arbres amics', Joan Vicenç Lillo i Colomar, explica, en el programa 'Méteo, temps i natura' de les 'Notícies' de IB3, qui resisteix millor les ventades, els pins o les alzines.

'Méteo, temps i natura' és un programa de caire mediambiental i meteorològic diferent als tradicionals. Miquel Salamanca ens apropa de manera didàctica i entretinguda l'entorn natural i la seva relació amb l'ésser humà. Està centrat en les Illes però també ens acostarà a aquells fets i fenòmens que passen arreu del món.

· IB3 : Pins i alzines, qui resisteix millor les ventades? ·