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Cuando hay humo de incendios forestales En cuanto al aire, los médicos recomiendan a las personas que permanezcan en el interior para evitar respirar partículas y gases nocivos. Pero, ¿qué sucede con los árboles y otras plantas que no pueden escapar del humo? Resulta que reaccionan de forma similar a nosotros: algunos árboles básicamente cierran sus ventanas y puertas y contienen la respiración.
Como científicos atmosféricos y químicos, estudiamos la calidad del aire y los efectos ecológicos del humo de los incendios forestales y otros contaminantes. En un estudio que comenzó casi por accidente cuando el humo inundó nuestro sitio de investigación en Colorado, pudimos observar en tiempo real cómo respondían las hojas de los pinos vivos.
Las plantas tienen poros en la superficie de sus hojas llamados estomas. Estos poros son muy parecidos a nuestra boca, excepto que mientras nosotros inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono, las plantas inhalan dióxido de carbono y exhalan oxígeno.
Tanto los seres humanos como las plantas inhalan otras sustancias químicas presentes en el aire que los rodea y exhalan sustancias químicas que producen en su interior: el aliento a café de algunas personas y el olor a pino de algunos árboles. Sin embargo, a diferencia de los seres humanos, las hojas inhalan y exhalan al mismo tiempo, absorbiendo y liberando constantemente gases atmosféricos.
A principios del siglo XX, los científicos que estudiaban los árboles en zonas muy contaminadas descubrieron que aquellos que estaban expuestos crónicamente a la contaminación por la quema de carbón tenían gránulos negros que obstruían los poros de las hojas por los que respiraban las plantas. Sospecharon que la sustancia contenida en estos gránulos era creada en parte por los árboles, pero debido a la falta de instrumentos disponibles en ese momento, nunca se exploró la química de esos gránulos ni sus efectos sobre la fotosíntesis de las plantas.
La mayoría de las investigaciones modernas sobre los efectos del humo de los incendios forestales se han centrado en los cultivos, y los resultados han sido contradictorios. Por ejemplo, un estudio de varios cultivos y humedales en California mostró que el humo dispersa la luz de una manera que hace que las plantas sean más eficientes en la fotosíntesis y el crecimiento. Sin embargo, un estudio de laboratorio en el que se expusieron plantas a humo artificial descubrió que la productividad de las plantas disminuyó durante y después de la exposición al humo, aunque esas plantas se recuperaron después de unas horas.
Existen otras pistas que indican que el humo de los incendios forestales puede afectar negativamente a las plantas. Es posible que incluso hayas notado una: cuando las uvas se exponen al humo, el vino puede verse contaminado.
Cuando el humo de los incendios forestales se desplaza a grandes distancias, se cuece con la luz solar y sufre cambios químicos. La mezcla de compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno y luz solar produce ozono troposférico, que puede causar problemas respiratorios en los seres humanos. También puede dañar las plantas al degradar la superficie de las hojas, oxidar el tejido vegetal y ralentizar la fotosíntesis.
Aunque los científicos suelen pensar que las regiones urbanas son grandes fuentes de ozono que afectan a los cultivos que se encuentran a sotavento, el humo de los incendios forestales es una preocupación emergente. Otros compuestos, incluidos los óxidos de nitrógeno, también pueden dañar las plantas y reducir la fotosíntesis.
En conjunto, los estudios sugieren que el humo de los incendios forestales interactúa con las plantas, pero de maneras poco comprendidas. Esta falta de investigación se debe al hecho de que estudiar los efectos del humo en las hojas de las plantas vivas en la naturaleza es difícil: los incendios forestales son difíciles de predecir y puede ser peligroso estar en condiciones de humo.
No nos propusimos estudiar las respuestas de las plantas al humo de los incendios forestales, sino que tratamos de entender cómo las plantas emiten compuestos orgánicos volátiles (los químicos que hacen que los bosques huelan a bosque, pero que también afectan la calidad del aire e incluso pueden cambiar las nubes).
El otoño de 2020 fue una mala temporada para los incendios forestales en el oeste de los Estados Unidos, y una densa humareda atravesó un sitio de trabajo en las Montañas Rocosas de Colorado. En la primera mañana de mucho humo, hicimos nuestra prueba habitual para medir la fotosíntesis a nivel de las hojas de los pinos Ponderosa. Nos sorprendió descubrir que los poros del árbol estaban completamente cerrados y la fotosíntesis era casi nula.
También medimos las emisiones de compuestos orgánicos volátiles habituales de las hojas y encontramos valores muy bajos. Esto significa que las hojas no estaban “respirando” (no estaban inhalando el dióxido de carbono que necesitan para crecer y no estaban exhalando los químicos que suelen liberar).
Con estos resultados inesperados, decidimos intentar forzar la fotosíntesis y ver si podíamos “desfibrilar” la hoja para que volviera a su ritmo normal. Al cambiar la temperatura y la humedad de la hoja, despejamos las “vías respiratorias” de la hoja y vimos una mejora repentina en la fotosíntesis y una explosión de compuestos orgánicos volátiles.
Lo que nos han dicho los datos recopilados durante meses es que algunas plantas responden a las intensas ráfagas de humo de los incendios forestales impidiendo el intercambio de aire con el exterior. Es decir, están conteniendo la respiración, pero no antes de haber estado expuestas al humo.
Nuestra hipótesis es que hay algunos procesos que podrían haber provocado que las hojas cerraran sus poros: las partículas de humo podrían recubrir las hojas, creando una capa que impide que los poros se abran. El humo también podría entrar en las hojas y obstruir sus poros, manteniéndolas pegajosas. O las hojas podrían responder físicamente a las primeras señales de humo y cerrar sus poros antes de que se lleven la peor parte. Es probable que se trate de una combinación de estas y otras respuestas.
Todavía no se ha determinado con exactitud cuánto duran los efectos del humo de los incendios forestales ni cómo afectarán los incendios repetidos a las plantas (incluidos los árboles y los cultivos) a largo plazo. Dado que los incendios forestales aumentan en gravedad y frecuencia debido al cambio climático, las políticas de gestión forestal y el comportamiento humano, es importante comprender mejor su impacto.
Delphine Farmer es profesora de química en la Universidad Estatal de Colorado. Mj Riches es investigadora postdoctoral en ciencias ambientales y atmosféricas en la Universidad Estatal de Colorado.