jueves, 21 de abril de 2016

Anillos

Todos hemos visto alguna vez un tronco caído o el tocón de un árbol cortado y hemos contado numerosos anillos concéntricos en la madera. De este modo podemos saber la edad del árbol en el momento en que murió, pero además, a partir de su estudio detallado se puede llegar a descubrir un montón de cosas que unas veces servirán para mejorar la gestión de los bosques, otras para ayudar en la ubicación temporal de los objetos arqueológicos y otras para delatar malas prácticas de empresas y fábricas. A continuación veremos a grandes rasgos cómo se puede desentrañar toda esta información.


 Cuestiones básicas sobre el crecimiento vegetal
Las plantas pueden crecer tanto en altura como en anchura o grosor, pero no todas ellas lo hacen de las dos formas. Cuando una planta crece en altura lo hace añadiendo células en el extremo superior del tallo principal, lo que se conoce como crecimiento primario. Al crecer en grosor, además, añaden células en capas concéntricas alrededor de este tallo, lo que se traduce en la formación de anillos de crecimiento. Si bien todas las plantas presentan crecimiento primario, sólo aparece crecimiento secundario en las leñosas y en muchas herbáceas perennes.

En las zonas templadas y boreales las plantas crecen durante la primavera y el verano, mientras que en el invierno el crecimiento se detiene debido principalmente a las bajas temperaturas, que impiden que las células se dividan. Cuando un pino, por ejemplo, empieza a crecer al inicio de la primavera produce células muy grandes que generan madera de color claro (se conoce como madera temprana), mientras que al acercarse al final del período de crecimiento las células van siendo cada vez más pequeñas y la madera va siendo más oscura, porque hay más pared celular y menos lumen (es la madera tardía). Esto origina límites claros entre anillos y, por tanto, entre años.


 El estudio de los anillos

La ciencia que estudia los anillos de crecimiento de los árboles se llama “dendrocronología”, del griego dendron (árbol), cronos (tiempo) y logos (conocimiento), y se basa en la asignación exacta a cada anillo del año en que se formó. Los anillos se forman hacia el exterior del tronco, de modo que el anillo más externo corresponderá con el último año de crecimiento. Si tenemos una sección de un tronco y sabemos en qué año fue cortado, contando hacia su interior podremos asignar a cada uno de los anillos su año exacto de formación.

Tradicionalmente los anillos de crecimiento se han estudiado en especies arbóreas, pero en los últimos años la dendrocronología también se está aplicando a arbustos e incluso a herbáceas perennes. Aunque en general los árboles se encuentran entre los seres vivos más longevos, hay arbustos que pueden vivir más de 200 años y especies herbáceas que pueden superar el siglo. 

Los anillos contienen mucha información…

Los anillos contienen información de todos los factores que han concurrido en el momento de su formación. A pesar de que hay muchos factores que influyen en el crecimiento, el principal a gran escala es el clima y, concretamente en las zonas mediterráneas, las lluvias. En estos ambientes, los años con veranos húmedos permiten a las plantas formar anillos más grandes que los años en que la sequía es muy marcada, lo que genera un patrón de anillos anchos y estrechos que será distinto en cada especie y en cada localidad.

Gracias a este hecho, es posible aplicar el principio fundamental de la dendrocronología: la datación cruzada, que consiste básicamente en comparar el patrón de anillos característicos que presentan varios árboles próximos en el espacio y ver si entre todos ellos coinciden los anillos estrechos y los anillos anchos. Cuando esto ocurre, se construye una cronología promedio a partir de la cual se puede obtener información de las condiciones que se dieron en el momento de la formación de cada anillo. Por ejemplo, si como sucede en gran parte de la península Ibérica el anillo del año 2005 es muy estrecho con respecto a los demás y esto coincide en todos los individuos de una zona, podríamos deducir que fue un año muy seco en el que el estrés hídrico supuso una fuerte limitación para el crecimiento. 

 Las series de anchura de anillos permiten la investigación en numerosos campos de la Ciencia, ya que además de al clima, también responden a otros factores y son un registro del tiempo y un archivo de los acontecimientos pasados. Una de sus primeras aplicaciones fue en Arqueología, con el objetivo principal de datar construcciones y objetos arqueológicos. En Climatología y Paleoclimatología se pueden utilizar para reconstruir el clima del pasado en períodos de los que no se dispone de registros meteorológicos.

En Ecología son muy útiles para estudiar procesos que tienen lugar a escalas de tiempo largas, como por ejemplo la sucesión ecológica, la demografía y dinámica de poblaciones, el régimen de perturbaciones o ciertas relaciones interespecíficas. En Geología, los anillos de crecimiento pueden registrar el efecto de los terremotos, erupciones volcánicas, deslizamientos de terreno, caída de rocas, riadas, avance y retroceso de glaciares, aludes de nieve… Por último, en Criminología ha permitido demostrar falsificaciones mediante la datación precisa de la madera de cuadros y esculturas o datar delitos de vertidos o captaciones de agua ilegales.

…que bien interpretada nos cuenta distintas historias

En este apartado nos centraremos en las historias dendroecológicas. Los bosques, como cualquier otro ecosistema, pueden verse afectados por distintas perturbaciones, que van desde incendios o huracanes a deslizamientos de laderas o plagas forestales. Cada una de estas perturbaciones deja un tipo particular de señal en la madera de los árboles, cuyo análisis detallado nos permite reconstruir la respuesta de los bosques a estos fenómenos.

En el estudio de los daños causados por incendios, un ejemplo muy interesante son los trabajos del grupo de Tom Swetnam en el sureste de Estados Unidos. En esta región existen numerosos fuegos de superficie que no producen grandes mortalidades en los árboles, porque no afectan a las copas y porque éstos disponen de una gruesa corteza. Sin embargo, los fuegos provocan la muerte de aquellas partes del cambium (tejido de las plantas que origina las células conductoras de agua y de savia elaborada y que se sitúa entre la corteza y la madera) que sufren las llamaradas más intensas. Tras el incendio, este cambium se regenera de las partes laterales, pero el efecto del fuego queda reflejado como cicatrices en la madera. Esta información es sumamente relevante desde el punto de vista de la gestión, pues permite conocer los regímenes históricos de fuegos en diferentes períodos (actual y antes y después de la llegada de los europeos) y proponer acciones de manejo más congruentes con el régimen natural de incendios. De hecho, en muchos casos se ha visto que las medidas de supresión del fuego tenían un efecto negativo, pues la menor frecuencia de los fuegos provocaba una mayor acumulación de materia orgánica que a su vez se traducía en fuegos más intensos que causaban mayores daños en los árboles.

Otra línea de gran interés es la reconstrucción de plagas forestales. Conocer la frecuencia y extensión de las diferentes plagas es muy importante desde un punto de vista silvícola por su afección a la productividad de las masas. Además, obtener un registro histórico de estos fenómenos permite determinar si su aparición está asociada a algún tipo de eventos, concretamente a los meteorológicos. Esto es particularmente importante, puesto que diferentes hipótesis apuntan a que
la frecuencia y la intensidad de las plagas forestales aumentarán como consecuencia del calentamiento global. Así, en el año 2007, Esper y colaboradores reconstruyeron los patrones de defoliación (pérdida de hojas) del alerce (Larix decidua) por parte de una polilla, Zeiraphera diniana, cerca del límite del bosque. Consiguieron un registro de las plagas durante un período de casi 1200 años y vieron que la recurrencia de estas defoliaciones tenía un ciclo de unos 9.3 años. Sin embargo, a partir de los 80 estos episodios de defoliación severa cesaron, hecho que los autores interpretan como una consecuencia del aumento de la temperatura media.

Dentro de un bosque, los árboles interactúan entre sí y con el resto de especies vegetales y animales que forman el ecosistema estableciendo distintas relaciones entre especies. Estas relaciones pueden estudiarse a través de los anillos de crecimiento, ya que los patrones de anchura de anillos a menudo presentan cambios bruscos conocidos como liberaciones (cuando la anchura aumenta bruscamente y se mantiene en varios anillos) y supresiones (cuando disminuye). Los árboles compiten entre sí por la luz y por los nutrientes del suelo. Cuando un árbol situado en el dosel del bosque muere y cae, se abre un claro que deja pasar la luz, permitiendo que los árboles más pequeños situados por debajo crezcan más rápidamente y formen por tanto anillos mucho más anchos de forma repentina.
Del mismo modo, cuando en un bosque se cortan algunos árboles para disminuir la densidad de la masa forestal, los que quedan suelen empezar a crecer mucho porque encuentran una mayor cantidad de nutrientes disponibles en el suelo. Por otra parte, los aumentos bruscos de crecimiento también pueden estar relacionados con la herbivoría. Cuando los árboles están empezando a crecer son muy asequibles para el ganado, porque están a la altura de la boca y aún no tienen mucha madera, con lo que suelen ser muy palatables. El ganado se come sobre todo las hojas y las yemas, por lo que el árbol reduce su capacidad fotosintética y no es capaz de superar la altura del diente del ganado. Pero llega un momento en el que, poco a poco, el árbol consigue ganar altura y sobrepasa este punto crítico, pudiendo crecer entonces a mayor velocidad.

La composición química de los anillos

Para terminar, vamos a hablar de la composición química de los anillos. Aparte de los elementos que constituyen la madera (básicamente carbono, oxígeno e hidrógeno), cuando un árbol crece y forma un anillo incorpora otros elementos químicos presentes en el ambiente, como por ejemplo metales pesados. Cuando estos metales se fijan a la madera en el momento de su formación y luego no se removilizan dentro del tronco, constituyen un buen registro temporal de las cantidades presentes en el ambiente cada año.

Un ejemplo muy llamativo del estudio de contaminantes es el trabajo realizado por Paul Sheppard y colaboradores en el año 2007 en Fallon (Nevada), que permitió relacionar la elevada incidencia de cáncer infantil de esta zona (0.67% frente al 0.0043% habitual) con las emisiones de wolframio de una fábrica de aleaciones de acero. Los autores del estudio utilizaron los anillos de los árboles para evaluar las series históricas de concentración de tungsteno y cobalto, elementos potencialmente cancerígenos, y comprobar si su aumento precedía a la aparición de los casos de cáncer infantil que comenzó en 1997. Para ello muestrearon árboles a diferentes distancias de la fábrica y también en zonas sin factorías y en otra localidad de Oregón con una fábrica similar pero donde no había incidencia elevada de cáncer. Sus resultados mostraron una relación entre los niveles crecientes de tungsteno y la aparición de los casos de cáncer en Nevada, mientras que en Oregón, a pesar de haber concentraciones semejantes de tungsteno en los árboles, no se detectó ningún aumento en la incidencia del cáncer infantil. Los autores sugirieron que se debía a que en Nevada el radio del área afectada era de 3.3 km y dentro de ella había zonas residenciales y un colegio, mientras que en Oregón la zona afectada era más pequeña (0.5 km de radio) y en ella predominaba el equipamiento industrial, con pocas residencias y sin colegios.

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