En nuestro último post, la postdoc Kerstin Pierick de la Universidad de Göttingen presenta el último capítulo de su tesis doctoral ‘Las estrategias aéreas y subterráneas de las especies arbóreas montanas tropicales están coordinadas e impulsadas por la disponibilidad de nitrógeno a pequeña escala’. Kerstin presenta su impresionante sistema de estudio, discute la conexión entre ambiente y rasgos, y nos recuerda la imporatncia de cambiar el punto de vista para entender la naturaleza.
Traducción del ingles : Selene Báez
Sobre el artículola y la investigación
Los bosques montanos tropicales a lo largo de las laderas orientales de los Andes son uno de los lugares con mayor diversidad de especies arbóreas de la tierra. Desde los bosques amazónicos de tierras bajas hasta el límite de los bosques, las condiciones ambientales, en primer lugar la temperatura, cambian gradualmente. Junto con eso, los bosques cambian visualmente: los exuberantes bosques premontanos con alturas de dosel de hasta 40 m y características típicas de la selva tropical de tierras bajas, como lianas y raíces de contrafuerte, se convierten gradualmente en bosques bajos con doseles por debajo de los 10 m cerca de la línea del bosque, cubiertos de briófitas, líquenes y otras epífitas. La mayoría de las especies arbóreas de la zona están restringidas a las condiciones específicas de las estrechas bandas altitudinales, lo cual contribuye a la extraordinaria diversidad arbórea de la región.
Andean forest landscape at around 2000 m a.s.l. (credit: Kerstin Pierick)
En este extraordinario sistema de estudio, fascinante y desafiante al mismo tiempo, ya habíamos abordado en estudios anteriores la cuestión de si podemos usar rasgos funcionales para describir estrategias de especies arbóreas, y si estas estrategias determinan qué especies arbóreas crecen en qué condiciones. Nos centramos en los rasgos morfológicos y químicos de las hojas y las raíces finas que están relacionados con la disyuntiva de la conservación vs. adquisición. Las plantas que priorizan la conservación optimizan la longevidad de sus tejidos a costa del crecimiento y la absorción de recursos, invirtiendo en tejidos robustos y defensa. Las plantas que priorizan la adquisición, por otro lado, producen tejidos de rápido crecimiento con altas tasas de absorción de recursos a costa de la longevidad. Los rasgos de las hojas y las raíces finas, por ejemplo, las densidades de los tejidos, expresan esta compensación. En teoría, una estrategia conservadora debería ser más apropiada cuando los recursos son escasos (la planta tiene que ser tacaña con sus recursos y protegerlos a toda costa), mientras que una estrategia adquisitiva debería ser más apropiada cuando los nutrientes son abundantes (donde vale la pena ser más rápido que sus vecinos para evitar la competencia). En el bosque montano tropical, el principal recurso en cuestión es el nitrógeno. A medida que la temperatura disminuye hacia altitudes más altas, los procesos de descomposición en el suelo se ralentizan y el nitrógeno tarda más en volver a estar disponible para las plantas, lo que conduce a suelos menos fértiles en elevaciones más altas. Como consecuencia, en teoría, las especies arbóreas de las bandas de menor altitud deberían tener rasgos más adquisitivos, mientras que las especies de mayor altitud deberían tener rasgos conservadores. Esto es, en principio, lo que encontramos en estudios anteriores, pero solo en promedio. Siempre nos desconcertó la gama excepcionalmente amplia de rasgos que encontramos en las especies coexistentes en nuestras pequeñas parcelas de estudio, donde coexisten especies con estrategias muy conservadoras y muy adquisitivas una al lado de la otra.
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Impression from the forests at around 2000 m a.s.l. (credit: 2a Kerstin Pierick, 2b Jürgen Homeier)
Es por eso que decidimos desentrañar esta variación de rasgos morfológicos dentro de la trama. En este estudio, en lugar de medir las condiciones ambientales a nivel de varios metros cuadrados como es habitual, tomamos una muestra de suelo directamente al lado de la base del tallo de más de 400 árboles y medimos la disponibilidad de nitrógeno disponible para la planta. A continuación, analizamos si estos datos de fertilidad del suelo podían predecir los rasgos funcionales de los árboles, y los resultados fueron sorprendentes: no solo había mucha heterogeneidad de la cantidad de nitrógeno en el suelo dentro de nuestras parcelas y una gran superposición en la fertilidad del suelo entre las bandas de elevación analizadas, sino que esta heterogeneidad a pequeña escala también estaba estrechamente asociada con las estrategias de las especies arbóreas. El contenido de nitrógeno en el suelo explicó una proporción mucho mayor de variación en los rasgos funcionales del árbol en comparación con la elevación por sí sola. Dentro de nuestras parcelas de 1 ha, las especies arbóreas con estrategias conservadoras crecieron en lugares menos fértiles, y las especies arbóreas con estrategias adquisitivas en lugares más fértiles.
Steep wooden stairs lead to the forest plots (credit: Kerstin Pierick)
Estos resultados arrojan dos conclusiones principales: en primer lugar, la heterogeneidad local del suelo, probablemente como resultado de la topografía accidentada de las empinadas laderas de las montañas, es potencialmente otro factor explicativo de por qué tantas especies de árboles con diferentes estrategias pueden coexistir en los bosques montanos tropicales. En segundo lugar, y esto es aplicable no solo a los bosques montanos tropicales, a veces la clave para comprender los ecosistemas no radica en la escala espacial en la que solemos trabajar, y es necesario examinar procesos a escalas espaciales pequeñas.
Fine root strands of a focal tree are excavated manually by tracing coarse roots from the stembase…
…and then washed thoroughly by Kerstin Pierick (credit both: Jürgen Homeier)
Sobre el autor
A pesar de que uno ya podría haber visto venir que me convertiría en ecóloga de plantas cuando mi padre, amante de la naturaleza, me enseñó a reconocer las especies de plantas cuando era pequeña, solo decidí que quería ser científica cuando me divertí demasiado desenterrando raíces y enseñándome a mí misma R para mi tesis de maestría. Este artículo es el último (y mi favorito) capítulo de mi tesis doctoral. Actualmente, realizo mi posdoctorado en la facultad forestal de la Universidad de Göttingen en Alemania, y examino relaciones entre la estructura forestal, el microclima, la biodiversidad forestal y la multifuncionalidad de los ecosistemas.
Different morphologies of fine roots from four tree species (credit: Kerstin Pierick)
The author, Kerstin Pierick, during fieldwork (credit: Jürgen Homeier)