Hace cincuenta y seis millones de años, los bosques de la Tierra alcanzaron un punto de inflexión . Habían desarrollado copas densas y exuberantes al comienzo de uno de los episodios de calentamiento global más intensos de la Tierra . Pero esas copas comenzaron a debilitarse.
A medida que las temperaturas globales aumentaron hasta 6 grados Celsius (11 grados Fahrenheit), el calor y la sequía ejercieron presión sobre los bosques, provocando la muerte de un gran número de árboles. Las copas de los árboles se abrieron, exponiendo el suelo a una mayor cantidad de luz solar y alterando el flujo del agua a través del paisaje.
En el sur de Wyoming, los helechos florecieron brevemente donde antes prosperaban parientes de los olmos, los nogales, las secuoyas del amanecer y los aguacateros. Luego, las palmeras y otras plantas amantes del calor se extendieron hacia el norte.
En un nuevo estudio publicado en la revista Science, mis colegas y yo mostramos cómo esos bosques de Wyoming perdieron el 60% de su cubierta forestal durante este período, conocido como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, o PETM, y cómo tardaron más de 100.000 años en recuperarse.
El PETM fue el análogo natural más cercano en la Tierra al calentamiento que el mundo está experimentando hoy en día, aunque los humanos están liberando dióxido de carbono aproximadamente 10 veces más rápido que los procesos naturales del planeta en aquel entonces.
Comprender lo que les sucedió a los bosques puede ayudar a la humanidad a reconocer umbrales similares antes de que el planeta los vuelva a cruzar.
Leer el bosque a partir de hojas fósiles
Como paleobotánicos , mis colegas y yo utilizamos fósiles de plantas para identificar qué especies habitaron un lugar en el pasado. Queríamos responder a una pregunta más compleja: ¿Cómo era el bosque en sí y cómo evolucionó?
La estructura de un bosque, y sobre todo su dosel, controla la cantidad de luz que llega al suelo, la temperatura, el hábitat hídrico y la cantidad de carbono que el bosque puede almacenar, lo que la convierte en uno de los indicadores más claros del funcionamiento del ecosistema.
Pero, ¿cómo se mide la densidad de un bosque que desapareció hace 56 millones de años?
Los ecólogos miden la densidad del dosel forestal mediante el índice de área foliar . Los bosques densos, con múltiples capas de hojas que interceptan la luz solar, presentan un índice de área foliar elevado, mientras que los bosques abiertos, que permiten que llegue más luz al suelo, tienen un índice más bajo. Dado que el dosel forestal influye en la sombra, la temperatura, la pérdida de agua y la fotosíntesis, este índice proporciona una valiosa medida del funcionamiento del bosque.
Las pistas que tenemos sobre la densidad de las copas de los árboles hace millones de años provienen de las cutículas microscópicas de las plantas : la fina y cerosa capa exterior de las hojas que puede sobrevivir durante millones de años en sedimentos ricos en materia orgánica.
En estos fragmentos de hojas fósiles aún se pueden apreciar las formas de las células epidérmicas, y eso es importante.
La forma de las células refleja la cantidad de luz solar que recibió la hoja durante su crecimiento. Las hojas que crecen a la sombra desarrollan células más largas y alargadas a medida que se estiran en busca de la luz solar. Aquellas expuestas a más sol desarrollan células más cortas y redondeadas.
Convertimos esa relación en una herramienta para reconstruir bosques antiguos. Para calibrarla, recolectamos muestras de suelo de bosques de toda América Central y del Sur, con una amplia gama de densidades de dosel. Cada puñado de suelo contiene cutículas desprendidas por diversas plantas a lo largo del dosel, lo que refleja la estructura del bosque en su conjunto.
El registro fósil conserva esta misma hojarasca fragmentada. Al comparar la forma de miles de células epidérmicas con el índice de área foliar que medimos, se reveló una relación notablemente fuerte : cuanto más alargadas eran las células, más densa era la cubierta forestal que las cubría.
Esa relación nos permitió reconstruir la estructura de los bosques de Wyoming hace millones de años y mostrar cómo cambiaron con el tiempo.
Cuando los bosques alcanzan sus límites
Uno de los descubrimientos más sorprendentes fue que los bosques no entraron en declive durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno.
Justo antes de que comenzara el rápido calentamiento global, las copas de los árboles alcanzaron su mayor densidad en cientos de miles de años, lo que probablemente refleja condiciones de crecimiento favorables a medida que aumentaba el dióxido de carbono atmosférico. Una de las principales teorías sobre el origen de ese dióxido de carbono apunta a las erupciones volcánicas.
Sin embargo, aquel bosque exuberante no duró. Con el aumento de las temperaturas, el calor y la sequía contrarrestaron los beneficios de los mayores niveles de dióxido de carbono. La cubierta forestal se fue reduciendo rápidamente a medida que los árboles morían , y permaneció mucho más rala durante más de 100.000 años.
En este estado de degradación, los bosques funcionaban de manera muy diferente, lo que afectó al entorno circundante. Los suelos antiguos dieron paso a depósitos fluviales más gruesos, lo que sugiere que la pérdida de la cubierta forestal alteró el movimiento del agua y los sedimentos a través de la cuenca.
El cambio climático transformó el bosque, y el bosque transformó el paisaje.
Lecciones para hoy
Esta secuencia encierra una importante lección para nuestros días.
Los niveles elevados de dióxido de carbono, como los que está experimentando el mundo actualmente, pueden estimular el crecimiento de las plantas, pero solo mientras las temperaturas y el agua se mantengan dentro de los límites que los árboles pueden tolerar.
Más allá de esos límites, el calor, la sequía, los insectos, los patógenos y los incendios forestales pueden anular cualquier efecto de fertilización que pudiera estimular el crecimiento.
En todo el mundo, muchos bosques ya muestran signos de deterioro debido al aumento de las temperaturas, además de la deforestación para la obtención de madera, cultivos y pastizales, lo que reduce aún más su capacidad de recuperación.
Los bosques se recuperaron, pero tardaron más de 100.000 años.
La historia de los bosques ancestrales de hace 56 millones de años no termina con su colapso.
Con el tiempo, la creciente erosión de las rocas en el clima más cálido, proceso conocido como meteorización, fue extrayendo gradualmente el carbono del aire y almacenándolo en los sedimentos marinos. Esto permitió que el clima se enfriara y que el agua estuviera más disponible.
Las copas de los árboles se recuperaron, llegando incluso a ser más densas que antes del calentamiento global. A medida que los bosques se expandieron, probablemente recuperaron su capacidad para estabilizar los suelos, regular el ciclo del agua y absorber carbono de la atmósfera, contribuyendo así a reducir el efecto invernadero e impulsando la recuperación a largo plazo del planeta.
Nuestro estudio demuestra que las emisiones de dióxido de carbono han llevado a los bosques más allá de sus límites fisiológicos , desencadenando cambios que se propagan desde la vegetación hasta los ríos y a través de paisajes enteros. También muestra que los bosques son extraordinariamente resilientes cuando se les da tiempo para recuperarse, pero lo que se considera tiempo es mucho más extenso que la vida humana: requiere miles de generaciones.
Hoy en día, las emisiones de carbono y el calentamiento global provocados por el ser humano se desarrollan a un ritmo mucho mayor que durante el PETM. El registro fósil nos recuerda que los bosques pueden recuperarse, pero solo si la humanidad evita sobrepasar umbrales desde los que la recuperación tarda decenas de miles de años.
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