Cómo las plantas manejan el cambio de invierno a primavera
Para las plantas leñosas como este rododendro, el momento de la salida de las hojas de primavera es un equilibrio entre maximizar sus temporadas de crecimiento y evitar las heladas tardías. ricardo primack, CC BY-ND

Los patrones climáticos en los EE. UU. Se han sentido como una montaña rusa durante los últimos meses. Diciembre y enero fueron significativamente más cálido que el promedio en muchos lugares, seguido de febrero ola de frío intenso y calentamiento dramático.

Si alguna vez ha visto arbustos de lilas aplastados por ventisqueros, que luego brotan en un día cálido solo unas semanas después, es posible que se pregunte cómo toleran las plantas tales extremos. yo estudio cómo el cambio climático afecta el momento de los eventos estacionales en los ciclos de vida de plantas, pájaros e insectos en Massachusetts, así que sé que las especies han evolucionado aquí para manejar el famoso clima cambiante de Nueva Inglaterra. Pero un clima más cálido está alterando los patrones climáticos y poniendo a prueba la capacidad de adaptación de muchas especies.

Tolerando el frío

En los brutales días de invierno, cuando las temperaturas están muy por debajo del punto de congelación, los animales hibernan bajo tierra o se apiñan en lugares protegidos. Pero los árboles y los arbustos tienen que sentarse allí y tomarlo. Los tejidos de sus troncos, ramas y raíces están vivos. ¿Cómo sobreviven al frío glacial?

En otoño, las plantas leñosas en muchas partes de América del Norte comienzan preparándose para el invierno. Cuando sus hojas cambian de color y caen, sus ramitas, ramas y troncos comienzan a perder agua. Como resultado, sus células contienen concentraciones más altas de azúcares, sales y compuestos orgánicos.


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Esto reduce el punto de congelación de las células y los tejidos y les permite sobrevivir a temperaturas muy por debajo del punto de congelación normal del agua. Sin embargo, el truco tiene sus límites, por lo que los eventos de frío extremo aún pueden matar ciertas plantas.

Las raíces de árboles y arbustos permanecen en gran parte sin cambios e inactivas durante el invierno, y dependen del aislamiento de la nieve y el suelo para su protección. En su mayor parte, la temperatura del suelo alrededor de las raíces se mantiene en o por encima del punto de congelación. El suelo, las hojas caídas y las capas de nieve persistentes aíslan el suelo por encima de las raíces y evitan que pierda calor.

El sorprendente peligro de las heladas primaverales

Después de que las plantas soportan estoicamente los inviernos fríos, el comienzo de la primavera trae nuevos peligros. Las plantas deben deshojarse lo antes posible en primavera para aprovechar al máximo la temporada de crecimiento. Pero esto implica bombear agua a sus hojas en desarrollo, lo que reduce la concentración de azúcares, sales y compuestos orgánicos en sus tejidos y elimina su protección invernal del frío.

Cada especie tiene un tiempo de salida característico. Las especies de hojas tempranas como los arándanos y los sauces son los jugadores del reino vegetal. Especies posteriores, como el roble y el pino, son los tipos cautelosos y conservadores. Para cualquier especie, el deshojar demasiado temprano es un riesgo porque las heladas tardías pueden dañar o matar las hojas jóvenes.

Las flores también son vulnerables a las heladas primaverales impredecibles porque contienen mucha agua. Si las flores de los árboles frutales, como las manzanas, mueren a causa de las heladas, los árboles no producirán frutos más tarde en el verano. Las heladas tardías también pueden causar temporadas de floración decepcionantemente cortas para las plantas ornamentales de floración temprana como las forsitias y magnolias.

Llamadas de despertador de la planta

Para protegerse contra las heladas y aún así aprovechar la temporada de crecimiento completa, los árboles y arbustos han desarrollado tres formas de saber cuándo es el momento de comenzar a crecer en primavera.

Primero, las plantas tienen requisitos de enfriamiento invernal: se aferran a la latencia invernal hasta que han estado expuestas a una cierta cantidad de días fríos de invierno. Este rasgo les ayuda a evitar la formación de hojas o la floración durante períodos anormalmente cálidos en pleno invierno.

En segundo lugar, las plantas también tienen requisitos de calentamiento primaveral que promueven el crecimiento después de experimentar una cierta cantidad de días cálidos cada primavera. Esta característica les ayuda a empezar a crecer tan pronto como esté lo suficientemente caliente.

En tercer lugar, algunas plantas también tienen fotoperíodo respuesta, lo que significa que reaccionan al tiempo que están expuestos a la luz en un período de 24 horas. Esto los prepara para hojear a medida que los días se hacen más largos y cálidos en la primavera. Los árboles de haya tienen un requisito de calentamiento y una respuesta de fotoperíodo, pero el requisito de temperatura es mucho más fuerte, por lo que se ponen en marcha después de unos pocos días cálidos a fines de la primavera.

Curiosamente, los árboles de América del Norte, como el arce rojo y el abedul negro, son más cautelosos y conservadores que los árboles europeos y del este de Asia. El clima en el este de América del Norte es más variable y la amenaza de heladas tardías de primavera es mayor aquí que en esas regiones. Como resultado, los árboles de América del Norte han evolucionado para salir unas semanas más tarde que los árboles comparables de Europa y Asia Oriental.

El cambio climático codifica las señales

Las plantas están muy en sintonía con las señales de temperatura, por lo que el calentamiento impulsado por el cambio climático dificulta que muchas especies soporten el frío del invierno y las heladas primaverales. A medida que las temperaturas primaverales se vuelven más cálidas que en el pasado, los árboles como las manzanas y las peras pueden responder abriéndose y floreciendo. varias semanas antes de lo normal. Esto puede aumentar su vulnerabilidad a las heladas tardías.

Cómo las plantas manejan el cambio de invierno a primaveraLas hojas de este cerezo han sufrido daños por una helada tardía. ricardo primack, CC BY-ND

Tales heladas tardías son cada vez más común porque el cambio climático está desestabilizando la corriente en chorro, lo que la lleva a sumergirse mucho más al sur, provocando ráfagas de clima inusualmente frío.

En 2007, un período excepcionalmente cálido en marzo desencadenó árboles para que salieran en el este y centro de los Estados Unidos. Una fuerte helada en abril mató las hojas jóvenes y las flores de robles, nogales y otras especies de árboles. Los árboles pudieron producir una segunda cosecha de hojas, pero no pudieron reemplazar por completo las hojas que habían perdido, lo que probablemente retrasó su crecimiento ese año.

Las plagas de insectos también representan una amenaza creciente para las plantas. El duro clima invernal mantiene bajo control a muchos insectos que se encuentran en los climas del norte, como adelgids lanudos de cicuta y barrenadores de fresno esmeralda. A medida que los inviernos se vuelven más suaves, es más probable que estos insectos sobrevivan, se muevan más hacia el norte, causen grandes brotes y dañen los árboles.

Los inviernos más cálidos también conducen a más días en los que el suelo está desnudo. Las olas de frío que ocurren cuando no hay una capa aislante de nieve pueden congelar el suelo y matar las raíces. Las ramas de árboles y arbustos luego mueren porque las raíces dañadas no pueden suministrar suficiente agua y nutrientes. En casos extremos, las plantas pueden morir.

El mapa de zonas de rusticidad de las plantas del Departamento de Agricultura de EE. UU. Muestra que estas zonas, áreas donde es más probable que prosperen varias especies de plantas, se están desplazando hacia el norte a medida que el cambio climático calienta los EE. UU.

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En las próximas décadas, muchas especies de árboles amantes del frío, como piceas y abetos, serán menos abundantes cuando no sean capaces de manejar nuevos desafíos asociados con un clima más cálido. En el noreste de los EE. UU., Las especies nativas como el arce de azúcar y el haya serán reemplazadas gradualmente por especies nativas de más al sur, como robles y nogales. Y especies no nativas, como Arces de Noruega, están aprovechando estas interrupciones para dispersarse en los bosques desde los bordes de las carreteras y los vecindarios.

Cambios similares están ocurriendo en muchos lugares a medida que el cambio climático altera las señales de las que dependen las plantas para marcar los cambios de estación.

Sobre el Autor

Richard B. Primack, profesor de biología, Boston University

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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