Als boscos tropicals secs les plantes s’amaren d’aigua quan acaba l’estació plujosa i l’emmagatzemen durant el període més sec de l’any. Aquesta gran quantitat d’aigua emmagatzemada permet als arbres desenvolupar les seves fulles aproximadament un mes abans que comenci la següent estació de pluges. Aquest resultat sorprenent surt a la llum per primera vegada, gràcies a les observacions obtingudes per satèl·lit i realitzades principalment a la regió africana de Miombo (aproximadament 4 cops la superfície de França), en un estudi publicat per la revista Nature Ecology and Evolution. Aquests treballs permetran millorar els Models del Sistema Terrestre (que no consideren suficientment els mecanismes hidràulics de les plantes) així com les prediccions del clima futur i del cicle de l’aigua en aquestes regions del món.
¿Quina relació existeix entre el contingut d’aigua de les plantes i el desenvolupament de les fulles? ¿Ambdues variables es troben estretament vinculades en el temps i l’espai al llarg de la superfície terrestre? Aquestes qüestions són clau per millorar en la consideració de la interacció vegetació-atmosfera als Models del Sistema Terrestre i predir la resposta dels ecosistemes al canvi climàtic.
Troballes al bosc tropical de Miombo
Els treballs realitzats per la University of Copenhagen i l’INRA, en col·laboració amb el CREAF-CSIC Barcelona, CEA, el CNRS, el CNES, i Bordeaux Sciences Agro, han demostrat mitjançant observacions satèl·lit que les variacions estacionals del contingut d’aigua de les plantes y el desenvolupament de les fulles són altament sincrònics en les regions boreals i temperades. En canvi, sorprèn que aquestes variacions siguin altament asíncrones als boscos tropicals secs, on l’increment de les quantitats d’aigua emmagatzemada en la planta precedeixen el reverdiment de la vegetació (“vegetation greening”) entre 25 i 180 dies. Els treballs s’han centrat a la regió forestal de Miombo, que abasta una immensa superfície de més de 2,7 milions de km2 al Sud de la selva equatorial africana. En aquesta regió, les observacions per satèl·lit mostren clarament que l’índex d’àrea foliar (LAI) comença a augmentar diverses setmanes abans del començament de la temporada de pluges, un clar senyal del reverdiment “pre-pluges” que ja ha estat documentat en nombrosos estudis. “Els mecanismes implicats en aquest fenomen encara no es coneixen del tot però és probable que suposin importants costos energètics per a las plantes: aquestes han de desenvolupar tant el seu sistema radicular, per tal d’accedir a l’aigua situada a les capes profundes del sòl, com les seves tiges llenyoses, per tal d’augmentar la seva capacitat d’emmagatzematge”, comenta el Dr. Feng Tian de la Lund University, Suècia.
La novetat en aquest cas ve donada per les observacions de l’índex L-VOD (espessor òptic de la vegetació en banda L) —un valuós indicador de la dinàmica del contingut d’aigua de les plantes, obtingut gràcies a les dades del satèl·lit SMOS de l’ESA (Agència Espacial Europea) i el CNES—, que mostren que la vegetació de Miombo s’amara d’aigua en acabar l’estació de pluges (quan disminueixen les pèrdues d’aigua per transpiració) i que aquesta aigua s’emmagatzema als teixits llenyosos durant la major part de l’estació seca fins a l’aparició de las fulles noves, varies setmanes abans de les primeres pluges de l’estació humida. “Aquesta aparició precoç de les fulles té avantatges fisiològiques i ecològiques, reduint-se considerablement el desfasament temporal existent entre l’inici de l’estació de pluges i l’activitat fotosintètica”, indica el Prof. Rasmus Frensholt de la University of Copenhagen, Dinamarca.
Aquest sorprenent comportament hidràulic ja s’havia observat en experiments in situ realitzats amb alguns arbres de boscos tropicals secs, particularment a Costa Rica. No obstant això, aquest nou estudi és el primer a demostrar que es tracte en realitat d’un fenomen a gran escala, visible a regions forestals tan extenses com la selva de Miombo, així com en regions del Nord de l’Àfrica equatorial o en El Cerrado (Brasil).
D’altra banda, aquests processos fisiològics i hidrològics encara no s’han incorporat als Models del Sistema Terrestre. “Els nostres resultats ofereixen noves idees de les relacions globals planta-aigua a escala ecosistèmica i proporcionen una base per millorar la parametrització dels models eco-hidrològics i dels Models del Sistema Terrestre. El nou conjunt de dades L-VOD serà clau per millorar la pròxima generació d’aquests models, el que donarà lloc a millors prediccions del clima futur i del cicle de l’aigua en aquestes regions del món”, indica el Prof. Josep Peñuelas del CREAF-CSIC.
Acoblament temporal entre l’estacionalitat de l’índex L-VOD i la de l’índex d’àrea foliar (LAI): desfasament temporal per a que L-VOD registri la major correlació amb el LAI per píxels que mostren una estacionalitat ben diferenciada. El rectangle negre abraça la regió boscosa de Miombo. © Universitat de Copenhaguen, F. Tian
| Un arsenal d’observacions satèl·lit
Aquest estudi està basat en una àmplia gama d’observacions satèl·lit que tenen per objectiu caracteritzar les variacions temporals dels paràmetres clau del cicle hidrològic i de la vegetació a escala de l’ecosistema. Els investigadors han comptat amb un nou conjunt de dades SMOS-IC sobre l’índex L-VOD (L-band vegetation optical depth), extret de les observacions espacials del satèl·lit europeu SMOS de l’AEE-CNES. Aquest índex està estretament relacionat amb el contingut en aigua de la vegetació (kg/m2) del conjunt de la coberta arbòria. Més concretament, juntament al L-VOD, indicador del contingut d’aigua de la vegetació, les altres variables considerades en l’estudi són: l’índex d’àrea foliar (leaf area index, LAI), obtingut gràcies a observacions òptiques satèl·lit i utilitzat per caracteritzar la fenologia foliar; les anomalies en l’emmagatzematge d’aigua terrestre (TWS, en anglès), calculades amb satèl·lit GRACE; o la humitat del sòl, les precipitacions i els fluxos de transpiració. Les observacions de la humitat del sòl considerades aquí es van calcular al mateix temps que l’índex L-VOD a partir d’observacions multiangulars del satèl·lit SMOS. Quan es calcula la seva mitjana a escala anual, l’índex L-VOD està íntimament relacionat amb la biomassa aèria de la vegetació, una característica que s’ha utilitzat recentment per a quantificar els canvis en les reserves de carboni de la vegetació en el continent africà. Més informació: http://presse.inra.fr/Communiques-de-presse/un-nouvel-outil-pour-suivre-le-bilan-carbone-de-la-vegetation |
Referencia
Tian, J.-P. Wigneron, P. Ciais, J. Chave, J. Ogée, J. Peñuelas, A. Ræbild, J-C Domec, X. Tong, M. Brandt, A. Mialon, N. Rodriguez-Fernandez, T. Tagesson, A. Al-Yaari, Y. Kerr, C. Chen, R. B. Myneni, W. Zhang, J. Ardö, R. Fensholt, Coupling of ecosystem-scale plant water storage and leaf phenology observed by satellite, Nature Ecology & Evolution, 13 août 2018 – https://doi.org/10.1038/s41559-018-0630-3