Un estudio de la Universidad de Kioto muestra que la convivencia entre árboles altos y bajos no depende únicamente de quién alcanza más luz, sino también de la eficiencia con la que cada especie utiliza la energía disponible.
Redactor: Luis Ortega
Editor: Eduardo Schmitz
Los árboles más altos suelen disponer de una ventaja evidente dentro de los bosques: sus copas alcanzan las zonas con mayor exposición solar y pueden limitar la cantidad de luz que llega a los ejemplares situados debajo.
Sin embargo, esa competencia no provoca necesariamente la desaparición de los árboles pequeños. Una investigación de la Universidad de Kioto, en Japón, identificó el mecanismo que permite que especies de distintas alturas coexistan dentro de los bosques maduros.
El estudio, publicado en la revista científica Journal of Ecology, muestra que la altura domina la competencia durante las primeras etapas del desarrollo forestal. Con el paso del tiempo, la eficiencia con la que los árboles utilizan la luz adquiere una importancia creciente.
Esta diferencia permite que ejemplares pequeños y tolerantes a la sombra mantengan su crecimiento bajo el dosel formado por árboles de mayor tamaño.
Una competencia que cambia con la edad del bosque
La competencia por la luz suele describirse como una carrera evolutiva en la que los árboles intentan superar en altura a sus vecinos para acceder a una mayor cantidad de radiación solar.
El investigador Yusuke Onoda, primer autor del estudio, señaló que esta imagen no explica por completo lo que ocurre en los bosques maduros, donde árboles de tamaños muy diferentes pueden convivir durante largos periodos.
El equipo buscó determinar por qué la ventaja de los árboles altos no termina desplazando a todos los ejemplares pequeños y cómo cambia esa relación a medida que el bosque envejece.
La investigación aporta nuevos elementos para comprender la sucesión forestal, el proceso mediante el cual la estructura y la composición de un bosque se transforman con el paso del tiempo.
Otros trabajos han mostrado que la disposición de las especies y las interacciones entre árboles pueden influir sobre la productividad y el funcionamiento de los bosques.
Dos formas de aprovechar la luz
Los investigadores analizaron la tasa de crecimiento relativa de cada árbol, es decir, la velocidad a la que aumenta su tamaño en proporción a las dimensiones que ya posee.
Después dividieron ese crecimiento en dos componentes. El primero fue la eficiencia de interceptación de la luz, que describe la capacidad de un árbol para captar la radiación disponible mediante la forma, extensión y posición de su copa.
El segundo componente fue la eficiencia en el uso de la luz, que expresa cuánto crecimiento consigue producir una planta a partir de la energía que logra captar.
Esta separación permitió distinguir entre los árboles que crecen más porque reciben una mayor cantidad de luz y aquellos que consiguen desarrollarse utilizando de manera más eficiente una cantidad limitada.
La diferencia resulta importante porque la fotosíntesis no depende únicamente de la exposición solar. Las plantas también deben transformar esa energía en carbohidratos y tejidos nuevos, un proceso condicionado por el agua, la temperatura, los nutrientes y la fisiología de cada especie.
El funcionamiento de la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas puede cambiar además frente al aumento del dióxido de carbono, el calentamiento y la disponibilidad de agua.
Dos mil árboles analizados en tres dimensiones
Para comprobar el comportamiento de los árboles, el equipo estudió 12 parcelas forestales de diferentes edades.
Los científicos cartografiaron en tres dimensiones las formas de las copas y los perfiles de luz correspondientes a cada ejemplar. El análisis incluyó alrededor de 2.000 árboles individuales pertenecientes a 50 especies.
La reconstrucción tridimensional permitió conocer la cantidad de luz que recibía cada árbol dentro de una estructura forestal compleja, donde las copas se superponen y generan zonas con diferentes niveles de iluminación.
Los investigadores relacionaron esos datos con las tasas de crecimiento para calcular hasta qué punto cada ejemplar dependía de su capacidad para interceptar luz o de su eficiencia para aprovecharla.
Este enfoque permitió cuantificar un proceso que resulta difícil de observar mediante mediciones convencionales realizadas únicamente desde el suelo o sobre árboles aislados.
La altura domina en los bosques jóvenes
Los resultados mostraron que en los bosques jóvenes los árboles altos mantienen una ventaja clara sobre los ejemplares de menor tamaño.
Durante esa etapa, las especies compiten rápidamente por ocupar el espacio superior. Los individuos que consiguen elevar sus copas interceptan una mayor proporción de la luz y pueden acelerar su crecimiento.
Esta competencia provoca una estratificación vertical temprana. Algunos árboles alcanzan el dosel superior, mientras otros quedan relegados a niveles con menor iluminación.
La capacidad de crecer en altura determina así buena parte de la estructura inicial del bosque. Las especies que no pueden seguir el ritmo pueden reducir su crecimiento o desaparecer de determinados sectores.
La entrada de luz también influye en el establecimiento de nuevas especies. La apertura de claros dentro de un bosque puede favorecer la germinación y el crecimiento de plantas que no prosperarían bajo un dosel cerrado, como se ha observado en estudios sobre claros forestales y diversidad vegetal.
Los árboles pequeños cambian de estrategia
En los bosques más antiguos, la altura deja de explicar por sí sola qué árboles pueden mantenerse y crecer.
Los ejemplares pequeños que sobreviven bajo el dosel suelen presentar una elevada tolerancia a la sombra. Aunque reciben menos radiación solar, utilizan esa energía con una eficiencia superior.
Esta estrategia les permite producir crecimiento con niveles de luz que resultarían insuficientes para otras especies.
Los árboles altos continúan captando una mayor cantidad de radiación, pero los pequeños compensan parcialmente esa desventaja mediante una mejor utilización de los recursos disponibles.
La coexistencia surge, por tanto, de estrategias diferentes. Unas especies dependen de alcanzar una posición dominante y captar abundante luz, mientras otras sobreviven reduciendo sus necesidades y aprovechando mejor la iluminación limitada.
La sombra no es un ambiente igual para todas las especies
La sombra del bosque no representa una condición uniforme. La cantidad de luz cambia a lo largo del día, entre estaciones y según la posición de las ramas y las hojas del dosel.
Las especies tolerantes pueden aprovechar pequeños intervalos de iluminación, reflejos y radiación difusa que atraviesan las copas superiores.
También suelen presentar hojas y procesos metabólicos adaptados a ambientes con poca luz. Estas características les permiten mantener un balance energético favorable incluso cuando su crecimiento es más lento.
La supervivencia bajo sombra no significa que la luz deje de ser importante. Indica que algunas especies necesitan una cantidad menor para sostenerse y pueden transformarla en crecimiento con mayor eficiencia.
Las plantas forestales también mantienen relaciones con hongos y microorganismos del suelo que intervienen en el intercambio de nutrientes. Estas redes biológicas subterráneas pueden influir en la supervivencia de árboles jóvenes y adultos.
Un mecanismo que explica la sucesión forestal
El estudio permitió relacionar cuantitativamente la competencia por la luz con la sucesión forestal.
Durante las primeras etapas, el crecimiento rápido y la capacidad de interceptar radiación impulsan la separación de los árboles por altura. En etapas posteriores, la eficiencia fisiológica y la tolerancia a la sombra favorecen una estructura más diversa.
Este cambio ayuda a explicar por qué los bosques maduros no están compuestos únicamente por árboles grandes. Bajo el dosel pueden mantenerse especies pequeñas con estrategias distintas, capaces de ocupar nichos que los ejemplares dominantes no aprovechan de la misma manera.
La diversidad de tamaños y especies puede contribuir a una utilización más completa de la luz, el espacio y los nutrientes disponibles dentro del ecosistema.
Implicaciones para el manejo y la restauración
Comprender cómo cambia la competencia por la luz puede ayudar a diseñar estrategias de restauración y manejo forestal más ajustadas a cada etapa del bosque.
En una plantación joven, la distancia entre árboles, la selección de especies y la velocidad de crecimiento pueden determinar qué ejemplares consiguen acceder al dosel.
En bosques maduros, eliminar árboles pequeños únicamente por su baja tasa de crecimiento podría reducir especies que cumplen una función importante dentro de los estratos inferiores.
La selección de especies para reforestación también debería considerar no solo la altura potencial, sino su tolerancia a la sombra, su eficiencia en el uso de la luz y su relación con otras plantas.
La composición forestal puede verse alterada cuando especies no nativas aprovechan los recursos de forma distinta y desplazan a los árboles locales, un proceso que ya está reduciendo la diversidad de especies arbóreas nativas en algunas regiones.
El modelo será probado en otros climas
Los investigadores están aplicando el mismo enfoque a bosques de diferentes edades y regiones climáticas.
El objetivo es determinar si la transición desde una competencia dominada por la altura hacia otra basada en la eficiencia de uso de la luz se repite en ecosistemas con temperaturas, lluvias y composiciones de especies diferentes.
Las nuevas mediciones permitirán evaluar cómo responden estos mecanismos frente a sequías, cambios en la estructura del dosel y alteraciones climáticas.
El hallazgo central es que los árboles pequeños no sobreviven porque hayan dejado de competir con los grandes. Persisten porque desarrollan una estrategia distinta: reciben menos luz, pero pueden utilizarla de manera suficientemente eficiente para mantenerse dentro de un bosque maduro.
Fuente(s) referenciales
Agencia SINC: Si los árboles compiten por la luz, ¿cómo sobreviven los más pequeños en los bosques?
