Para las flores silvestres de primavera de corta duración, como la anémona de madera (Anemone quinquefolia) y los calzones de Dutchman (Dicentra cucullaria), el momento lo es todo.
Estas plantas fugaces, conocidas como efímeras, crecen en los bosques templados de todo el mundo, brotan y florecen a principios de la primavera antes de que los árboles que se elevan sobre ellas broten. Si salen demasiado temprano, todavía será invierno; pero si emerge demasiado tarde, ya estará demasiado sombrío bajo el dosel del bosque para que ocurra la fotosíntesis esencial.
A lo largo de su historia evolutiva, estas plantas han descubierto el mejor momento para su supervivencia. Pero el cambio climático está alterando las condiciones de crecimiento de la primavera y la vida vegetal está cambiando con él.
Hay muchos ejemplos de plantas que cambian el tiempo de floración en respuesta al aumento de las temperaturas, como las flores de cerezo que se abren cada vez más temprano cada año.
Sin embargo, cuando una parte de un ecosistema cambia, ¿cambiarán también con éxito todos los organismos que dependen de ella? ¿O no tendrán suerte? ¿Y qué pasa si las especies interconectadas responden al cambio a ritmos diferentes, lo que genera alteraciones en las relaciones ecológicas de larga data?
Fenología y cambio climático de las flores silvestres
Los investigadores han estado haciendo este tipo de preguntas sobre la fenología, el momento de los eventos biológicos, relacionados con el cambio climático durante años. Pero la mayoría de los estudios se han centrado en las interacciones planta-animal, como los polinizadores que salen en el momento equivocado para las flores.
Muchos menos han analizado las interacciones planta-planta, como las plantas efímeras de primavera que necesitan tiempo para crecer antes de que los árboles se llenen de hojas y bloqueen la luz del sol.
Nuestro grupo de investigación ha investigado el desajuste entre las flores silvestres del sotobosque y los árboles del dosel alrededor de Concord, Massachusetts, utilizando observaciones históricas registradas por Henry David Thoreau, el autor de " Walden", su relato clásico de la vida en el bosque. Descubrimos que los árboles en Concord eran más sensibles a las temperaturas primaverales que las flores silvestres, y que esto resultó en un deshoje temprano de los árboles que redujo la luz disponible en el sotobosque.
Este hallazgo fue un primer paso importante, pero queríamos saber si estos patrones persistían en otros bosques templados en América del Norte y en todo el hemisferio norte. Nuestro último estudio muestra que la respuesta es sí.
Desajustes en América del Norte
Para esta investigación utilizamos especímenes de herbarios, colecciones de plantas que han sido prensadas, secadas y catalogadas. Las plantas que examinamos se recolectaron en el este de América del Norte durante los últimos 100 años. Evaluamos más de 3000 especímenes de plantas prensadas para trazar el tiempo de aparición de hojas de los árboles y el tiempo de floración de las flores silvestres de primavera.
La gran escala de este estudio fue posible porque los herbarios han digitalizado millones de fotografías de especímenes de plantas y las han puesto a disposición en línea durante la última década. Antes de que existiera este recurso, los investigadores tenían que viajar a muchos museos repartidos por todo el país.
Los registros meteorológicos históricos también están disponibles en línea ahora. Esto permite a los investigadores determinar las temperaturas de primavera para el año y el lugar donde se recolectó cada espécimen.
Nuestro nuevo estudio nos permitió confirmar los resultados de nuestro trabajo en Concord. Descubrimos que a medida que las temperaturas se calientan, los árboles de hoja caduca en el este de América del Norte avanzan más rápido que las flores silvestres nativas.
Cambios de temperaturas
Por ejemplo, durante las primaveras más frías con temperaturas promedio de 24 horas en marzo y abril de 41 grados Fahrenheit (5 grados Celsius), los árboles deshojaron 13 días después que las flores silvestres nativas. Esto le dio a las flores casi dos semanas de pleno sol en el suelo del bosque.
Sin embargo, durante las primaveras más cálidas, con temperaturas promedio de 58 F (15 C), los árboles deshojaron solo 10 días después que las flores silvestres nativas. Esto le dio a las flores silvestres alrededor de un 25% menos de tiempo de luz solar total para realizar la fotosíntesis.
A medida que las temperaturas primaverales se calientan aún más con el cambio climático, esperamos que las flores silvestres tengan períodos aún más cortos de luz solar plena. Esto puede significar una disminución considerable en el suministro de energía y la capacidad de las flores para sobrevivir, crecer y reproducirse.
También observamos que los árboles y las flores silvestres en la parte más cálida del sur de sus áreas de distribución adelantaron sus tiempos de floración y floración más rápido, respectivamente, que aquellos en lugares más fríos del norte. En estas zonas, encontramos mayores diferencias temporales entre árboles y flores silvestres.
Esto significa que el potencial de desajuste fenológico, donde es más probable que los árboles den sombra a las flores silvestres nativas, es mayor en el sureste de los EE. UU que en las áreas más al norte.
Paralelos y diferencias de las flores silvestres en otros continentes
Para otro estudio reciente, colaboramos con colegas de China y Alemania para evaluar más de 5000 especímenes de árboles y flores silvestres recolectados durante los últimos 120 años. Queríamos ver si los desajustes fenológicos que documentamos en América del Norte también se podían encontrar en los bosques templados de Asia oriental y Europa central.
Nuestro equipo encontró un patrón común en los tres continentes. Los árboles y las flores silvestres están activos antes ahora que en el pasado, y lo están antes en años y lugares cálidos.
Sin embargo, en un giro sorprendente, no vimos que el patrón de árboles de América del Norte fuera más sensible que las flores silvestres en los otros dos continentes. En Europa, las flores silvestres y los árboles del dosel parecían cambiar juntos con el tiempo. En Asia, las flores silvestres del sotobosque se estaban moviendo más que los árboles, lo que significa que podrían recibir más luz, no menos, en un futuro más cálido.
Las diferencias que encontramos entre las tres regiones se debieron principalmente a la variación en la sensibilidad de los árboles a la temperatura. Los árboles en el este de América del Norte respondieron con más fuerza a los cambios de temperatura, mientras que los árboles asiáticos respondieron con menos fuerza.
Informar la gestión forestal
Nuestros resultados plantean preguntas para futuras investigaciones. Si las temperaturas primaverales no son las señales principales que determinan los tiempos de floración y floración de los árboles y las flores silvestres en el este de Asia, ¿cuáles son esas señales? ¿Cómo afecta la disminución de la ventana de luz de primavera para las flores silvestres en el este de América del Norte a sus presupuestos energéticos y su capacidad para sobrevivir, crecer y florecer?
Otra pregunta es si existen técnicas prácticas de gestión, como el adelgazamiento de árboles de dosel o la eliminación de plantas invasoras, que puedan ayudar a las flores silvestres a lidiar con los desafíos actuales del cambio climático.
Tales estrategias podrían ayudar a las personas a apreciar y conservar la gama completa de plantas en los bosques de los que dependemos y apreciamos en todo el mundo.
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