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01-09-2016 : Entrevista

Estudiando cómo y por qué los árboles ‘hablan’ entre sí

La ecologista Suzanne Simard ha demostrado que los árboles utilizan una red de hongos del suelo para comunicar sus necesidades y ayudar a las plantas vecinas. Esta ecologista advierte ahora sobre cómo amenazas como la tala indiscriminada o el cambio climático podrían alterar estas redes fundamentales.

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Hace dos décadas, mientras investigaba para su tesis doctoral, la ecologista Suzanne Simard descubrió que los árboles se comunican sus necesidades y se envían entre sí nutrientes a través de un entramado formado por una red de hongos enterrados en el suelo; en otras palabras, encontró que “hablan” entre sí. Desde entonces, Simard, ahora en la Universidad de Columbia Británica, ha sido pionera en las investigaciones sobre cómo los árboles conversan, incluyendo cómo esta filigrana de hongos ayuda a los árboles enviando señales de advertencia sobre un cambio en el entorno, en la búsqueda de familiares o a la hora de transferir sus nutrientes a plantas vecinas antes de morir.

Suzanne Simard

Utilizando expresiones como “la sabiduría del bosque” o “árboles madre” a la hora de referirse a este complejo sistema, que compara con las redes neuronales del cerebro humano, el trabajo de Simard ha ayudado a cambiar la forma como los científicos definen las interacciones entre las plantas. “Un bosque es un sistema cooperativo”, afirmó en una entrevista con Yale Environment 360. “Para mí, utilizar el lenguaje de la ‘comunicación’ tenía más sentido porque estábamos observando no solo las transferencias de recursos, sino otros aspectos como la defensa y el reconocimiento a la hora de detectar parientes. Como seres humanos, podemos comprenderlo mejor. Si nos vemos reflejados en este fenómeno, entonces nos preocupamos más. Y si nos preocupamos más, entonces desempeñaremos mejor el trabajo de cuidar mejor los paisajes.”

Simard se centra ahora en comprender cómo estas redes de comunicación vital podrían verse interrumpidas por las amenazas ambientales, como el cambio climático, las invasiones del escarabajo del pino o la explotación forestal. “Estas redes van a perdurar”, ha afirmado. “Que sean beneficiosas para especies vegetales nativas o exóticas, o para malas hierbas invasoras y demás, eso está por ver.”

Yale Environment 360: No todas las tesis doctorales se acaban publicando en la revista Nature. Pero en 1997, publicaron parte de la suya. Utilizó isótopos radiactivos de carbono para determinar que el abedul papirífero y el abeto de Douglas estaban utilizando una red subterránea para interactuar los unos con los otros. Hábleme de estas interacciones.

Suzanne Simard: Todos los árboles del mundo, incluidos el abedul papirífero y el abeto de Douglas, forman una asociación simbiótica con hongos subterráneos. Se trata de hongos que son beneficiosos para las plantas y, por medio de esta asociación, el hongo, que por supuesto no pueden realizar la fotosíntesis, explora el suelo. Básicamente, extiende el micelio, o talo, por toda la tierra, recoge agua y nutrientes, especialmente fósforo y nitrógeno, los devuelve a la planta e intercambia esos nutrientes y el agua por la fotosíntesis [azúcares u otras sustancias producto de la fotosíntesis] de la planta. La planta fija el carbono y luego lo cambia por los nutrientes que necesita para el metabolismo. Es útil para ambos.

Esta red, una especie de canalización subterránea, es la que conecta un sistema de raíces de un árbol con otro sistema de raíces de otro árbol y, de este modo, los nutrientes, el carbono y el agua se pueden intercambiar entre los árboles. En un bosque natural de la Columbia Británica, el abedul papirífero y el abeto de Douglas crecen juntos en las comunidades forestales en sucesiones tempranas. Compiten los unos con los otros, pero nuestro trabajo demuestra que también cooperan los unos con los otros al enviar los nutrientes y el carbono en un camino de ida y vuelta a través de sus redes micorrizas.

E360: Y pueden señalar si uno necesita algo de ayuda adicional frente a los demás, ¿es así?

Simard: Así es. Hemos hecho una gran cantidad de experimentos intentando averiguar qué impulsa el intercambio. Teniendo en cuenta que se trata de un intercambio de ida y vuelta, a veces el abedul papirífero obtendrá más y otras será el abeto de Douglas el que consiga más. Dependerá de los factores ecológicos que se den en cada momento.

Una de las cosas importantes que hemos probado en este experimento ha sido en particular cómo se ven afectados por la sombra. Cuanta más sombra tenga en verano el abeto de Douglas, más exceso de carbono enviará el abedul papirífero al abeto. Luego en otoño, cuando el abedul papirífero pierda sus hojas y el abeto de Douglas tenga exceso de carbono por la fotosíntesis, la transferencia neta de este intercambio se revertirá al abedul.

También es probable que haya factores que impliquen a los hongos. Por ejemplo, el hongo que une las redes va a tratar de proteger sus fuentes de carbono. Aunque no entendemos del todo este mecanismo, tiene sentido desde un punto de vista evolutivo. El hongo está ahí para su propia subsistencia, para asegurarse de que tiene una base segura de alimento en el futuro, por lo que ayudará a que el carbono se transfiera directamente a las diferentes plantas.

No creo que nunca llegue a haber escasez de capacidad para formar una red, pero esta podría ser diferente.

E360: ¿Cree que este sistema de intercambio también se da en otros ecosistemas, como las praderas, por ejemplo? ¿Se ha llevado a cabo alguna investigación en ese sentido?

Simard: Sí, no solo en mi laboratorio, sino también en otros laboratorios antes que el mío… Las praderas, e incluso algunas de las especies de árboles con las que estamos familiarizados como el arce o el cedro, forman un tipo distinto de micorrizas. En la Columbia Británica, tenemos grandes praderas que se extienden hasta el interior de la provincia y se interrelacionan con el bosque. Estamos viendo cómo estas praderas, que son principalmente micorrizas arbusculares, interactúan con los bosques ectomicorrizas porque, a medida que cambia el clima, se prevé que las praderas vayan ascendiendo hasta los bosques.

E360: ¿Estos intercambios continuarán por efecto del cambio climático o va a bloquearse la comunicación?

Simard: No creo que se bloquee. No creo que nunca llegue a haber escasez de capacidad para formar una red, pero esta podría ser diferente. Por ejemplo, es probable que haya diferentes hongos que participan en la misma, pero creo que estas redes seguirán existiendo. Que sean beneficiosas para especies vegetales nativas o exóticas, o para malas hierbas invasoras y demás, está por ver.

E360: A través de herramientas moleculares, usted y uno de sus estudiantes graduados descubrieron lo que han llamado núcleo de árboles o árboles madre. ¿Cuáles son y cuál es su papel en el bosque?

Simard: El estudiante de doctorado Kevin Beiler hizo un trabajo realmente excelente en el que utilizó los análisis de ADN para observar las secuencias cortas de ADN en los árboles y los hongos en zonas de bosque de abeto de Douglas. Fue capaz de obtener el mapa de la red de dos hermanas relacionadas a través de los las micorrizas con hongos y cómo se relacionan los abetos de Douglas en ese bosque.

Al crear ese mapa, ha sido capaz de demostrar que básicamente todos los árboles, con pocas y aisladas [excepciones], estaban relacionados entre sí.

Descubrió que los árboles más grandes y más viejos de la red eran los que tenían una mayor vinculación, mientras que los árboles más pequeños no estaban tan vinculados con los demás árboles. Los árboles grandes y viejos tienen sistemas de raíces más grandes y se asocian con redes mayores de micorrizas. Tienen más carbono que fluye por la red, tienen más puntas de raíz. Por lo tanto, es lógico que haya más conexiones a otros árboles de alrededor.

En experimentos posteriores, hemos ido estudiando si estos árboles viejos pueden reconocer el parentesco, si los plantones que están regenerando alrededor de ellos son del mismo parentesco, si son vástagos o no, y si pueden favorecer los plantones, y nos dimos cuenta de que sí pueden. De este modo, dimos con el término “árbol madre” porque son los árboles más grandes y más viejos y, además, sabemos que pueden nutrir a sus propios parientes.

Beiler et al 2010

Diagrama de una red de hongos que vincula a un grupo de árboles, lo que muestra la presencia de “árboles madre” altamente conectados.

E360: También ha descubierto que, cuando estos árboles mueren, hay un sorprendente valor ecológico en ellos que no se desplegaría si se hubieran recolectado demasiado pronto.

Simard: De hecho, este experimento lo llevamos a cabo en el invernadero. Pusimos a crecer plántulas de [abeto de Douglas] con otros vecinos [pino ponderosa] y lesionamos al que hubiera actuado como árbol madre, [que era] el plantón del abeto más viejo. Utilizamos el pino ponderosa porque es una especie de menor altitud que se cree que va a sustituir al abeto de Douglas con el cambio climático. Quería saber si había o no algún tipo de transferencia de la herencia del viejo bosque al bosque nuevo que vaya a migrar hacia arriba y hacia el norte, a medida que avance el cambio climático.

Al lastimar estos abetos de Douglas, encontramos que sucedieron un par de cosas. Una es que el abeto de Douglas vertió sus emisiones de carbono a la red y las aprovechó el pino ponderosa. En segundo lugar, las enzimas de defensa del abeto de Douglas y el pino ponderosa fueron “reguladas por incremento” como respuesta a este tipo de lesión.

Este fenómeno lo interpretamos como una señal de defensa que alerta al resto de redes de árboles. Ambas respuestas –la transferencia de carbono y la señal de defensa– solo ocurrieron cuando existía una red de micorrizas intacta. Si se cortaba la red, no se daba.

La interpretación es que la especie nativa que se sustituye por una nueva especie como consecuencia del cambio climático envía carbono y señales de advertencia a los plantones vecinos para darles una ventaja a medida que asumen un papel más dominante en el ecosistema.

E360: Ha hablado sobre el hecho de que cuando se publicó por primera vez su trabajo sobre interacción de los árboles en 1997 no quería utilizar la palabra comunicación cuando se trataba de plantas. Ahora ya utiliza sin complejos expresiones como la sabiduría del bosque o árboles madre. ¿Ha recibido críticas por ello?

Simard: Quizás haya muchas más críticas de las que han llegado a mis oídos. Empecé haciendo investigación forestal siendo una veinteañera y ahora ya soy una cincuentona, por lo que han pasado 35 años. Siempre he pretendido seguir a rajatabla el método científico y ser muy cuidadosa y no ir más allá de lo que reflejan los datos. Pero llega un momento en el que te das cuenta de que ese tipo de método científico tradicional no da para más y hay mucho más en los bosques de lo que somos capaces de llegar a comprender utilizando las técnicas científicas tradicionales.

Abrí la mente y me di cuenta de que debíamos incorporar aspectos humanos para poder entender mejor el fenómeno, de manera más visceral, de lo que se da en estas criaturas vivientes, especies que no solo son objetos inanimados. También empezamos a comprender que no se trata solo de recursos que se mueven entre las plantas. Es mucho más que eso. Un bosque es un sistema cooperativo y, si solo hubiera competencia, entonces sería un lugar mucho más simple. ¿Por qué hay tanta diversidad en el bosque? ¿Por qué es tan dinámico?

Según mi opinión, utilizar el lenguaje de la comunicación tenía más sentido porque estábamos viendo no solo las transferencias de recursos, sino cosas como el aviso defensivo o el reconocimiento de parientes. El comportamiento de las plantas, los emisores y los receptores, esos comportamientos se modifican según esta comunicación o este movimiento de material entre ellos.

También nosotros, como seres humanos, podemos comprenderlo mejor. Si nos vemos reflejados en este fenómeno, entonces nos preocupamos más. Y si nos preocupamos más, entonces desempeñaremos mejor el trabajo de cuidar mejor los paisajes.

Si dejamos los árboles que apoyan no solo las redes de micorrizas, sino otras redes de criaturas, entonces el bosque se va a regenerar.

E360: El escarabajo del pino está devastando los paisajes [occidentales] de América del Norte, al matar pinos y abetos. Ha sido coautora de un estudio sobre cómo atacan los escarabajos del pino las redes de micorrizas. ¿Qué ha descubierto y cuáles son las implicaciones para la regeneración de los bosques?

Simard: Ese estudio fue dirigido por Greg Pec, estudiante graduado en la Universidad de Alberta. La primera etapa (del ataque) se denomina ataque verde. Luego se pasa de un ataque verde a un ataque rojo y a continuación a uno gris. Así que, básicamente, al cabo de tres o cuatro años, los grupos de árboles acaban muriendo.

Tomamos tierra de esos diferentes grupos de árboles y plantamos plantones de pino contorta para que crecieran. Descubrimos que, a medida que pasaba el tiempo y avanzaba la mortalidad, la red micorrizal se volvía menos diversa y también cambiaba la defensa por enzimas en las plantas que se cultivan en dichos suelos. La diversidad de esas moléculas disminuyó. Cuanto más tiempo pasaba desde la muerte de los árboles, menor era la diversidad de micorrizas y se reducía la diversidad de moléculas de defensa en dichos plantones.

Observando la diversidad de hongos en los grupos de árboles, Greg descubrió que, aunque la diversidad de hongos micorrícicos cambió, la red fue muy importante a la hora de contribuir a regenerar los nuevos plantones que están surgiendo en el sotobosque.

Aunque la composición de esa red de micorrizas está cambiando, todavía es una red funcional capaz de facilitar la regeneración del nuevo grupo de árboles.

E360: ¿Qué nos dice su trabajo sobre mantener la resiliencia en el bosque cuando se produce una tala y en el cambio climático?

Simard: La resiliencia trata sobre la capacidad de los ecosistemas para recuperar sus estructuras y funciones dentro de una gama de posibilidades. Para los bosques, en particular, los árboles son la base. Proveen un hábitat para las demás criaturas, pero también hacen el trabajo forestal. Resiliencia en un bosque alude a la capacidad de regenerar árboles. Se puede hacer mucho por facilitarla gracias a estas redes de micorrizas, que sabemos que son importantes para permitir que los árboles se regeneren. Lo que dejamos atrás es lo importante. Si dejamos los árboles que apoyan no solo las redes de micorrizas, sino otras redes de criaturas, entonces el bosque se va a regenerar. Creo que ese es el paso crucial, mantener dicha capacidad de regenerar árboles.

E360: Usted ha hablado sobre la esperanza de que sus hallazgos puedan influir en las prácticas de tala en la Columbia Británica y otros territorios. ¿Ha ocurrido eso?

Simard: No es mi trabajo en concreto. Ya en las décadas de 1980 y 1990, esa idea de conservar árboles viejos y el legado del bosque volvió a arraigarse. A lo largo de la década de 1990 y en el oeste de Canadá, hemos adoptado muchas de esas metodologías, que no se basan en las redes de micorrizas. Era más para la fauna silvestre y conservar la madera como hábitat para otras criaturas.

Pero en su mayor parte, en especial durante la última década y media, ha habido gran cantidad de incumplimientos [en la explotación forestal] en la tala indiscriminada sin demasiada conservación. Parte de eso fue impulsado por el brote de escarabajo de pino de montaña que aún sigue. Las buenas prácticas forestales que se estaban desarrollando se esfumaron en la explotación forestal salvaje de aquellos árboles que morían.

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Hoy en día, todavía se está tratando la conservación forestal, pero eso no basta. Demasiado a menudo se olvidan los árboles señalados. Estamos iniciando un nuevo proyecto de investigación para probar diferentes tipos de retención que protejan los árboles madre y las redes.

E360: ¿Para eso es la beca que acaba de recibir del gobierno canadiense con el fin de volver a evaluar las prácticas actuales de renovación del bosque?

Simard: Sí, estamos muy entusiasmados con la idea. Estamos probando la idea de conservar los árboles madre en diferentes configuraciones: para dejarlos como individuales, como grupos, como bosques refugio y luego regenerar el bosque mediante una combinación de regeneración natural y prácticas tradicionales de regeneración. Lo estamos probando en una gran variedad de climas en el bosque de abeto de Douglas, desde los más secos y cálidos hasta los frescos y húmedos. Va a haber unos 75 terrenos en total que cruzan este gradiente del clima. Vamos a medir aspectos como el ciclo del carbono y su productividad y la diversidad de aves e insectos. Y los grupos de pueblos indígenas de la Columbia Británica (conocidos como Primeras Naciones) están mostrando mucho interés en este sentido, ya que esta idea de los árboles madre y el fomento de las nuevas generaciones encajan a la perfección con la visión del mundo de las Primeras Naciones.

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ACERCA DE LA AUTORA Diane Toomey, que realizó esta entrevista para Yale Environment 360, es una premiada periodista de la radio pública que ha trabajado para Marketplace, el World Vision Report y Living on Earth, donde ocupó el cargo de redactora científica. También ha escrito artículos sobre ciencias, medicina y medio ambiente para la WUNC, la radio pública de Chapel Hill, en Carolina del Norte.