L’origen de la sabana es troba en la feblesa dels arbres del bosc tropical, segons un estudi de la UIB

Les sabanes són ecosistemes importants que cobreixen àmplies zones del planeta a Àfrica, Amèrica i Austràlia. Es troben en àrees que per les seves condicions climàtiques podrien arribar a suportar boscos tropicals, i on conviuen grans extensions d’herbes altes amb arbres. Se sap que aquests ecosistemes depenen d’un equilibri en el qual fan un paper important els grans herbívors que els habiten i els incendis que regularment els afecten. Així, quan el foc i els herbívors es mantenen allunyats, les sabanes s’arriben a convertir en boscos. Però, si els arbres es cremen, no creixen i el bosc lentament es converteix en sabanes i prades. Aquest paradigma explica la dinàmica de les sabanes avui en dia, però queda curt per descriure el seu origen, fa uns 20 milions d’anys.

Un estudi publicat recentment a la revista Nature Plants per investigadors de la Universitat de les Illes Balears, de la Universitat Nacional d’Austràlia i de la Universitat de Sheffield aporta, per primera vegada, proves experimentals directes sobre els mecanismes fisiològics que explicarien la dinàmica d’arbres i herbes en el marc de les condicions climàtiques de més sequera i de menys presència de CO₂ en l’atmosfera fa 20 milions d’anys, i que van dur a l’aparició de les sabanes.

L’estudi recull les conclusions del treball realitzat des de 2014 sobre els factors intrínsecs de susceptibilitat dels boscos i les sabanes. Se sap que les sabanes varen evolucionar sota la disminució de la concentració de CO₂, acompanyada d’un augment de l’estacionalitat de la sequera (una variació marcada entre l’estació humida i la seca). Aquest descens del CO₂ va ser impulsat principalment per l’aixecament de muntanyes com l’Himàlaia, ja que, quan es va meteoritzar la roca de silicat, els ions de calci i magnesi resultants es varen dipositar en els llits oceànics i varen «atrapar-hi» el CO₂.

Procediment innovador

A diferència dels estudis previs, que fins ara s’havien limitat a aproximacions teòriques i elaboracions de models computacionals, els autors del present treball varen dur a terme un nou estudi que va comparar de manera directa l’efecte de la sequera i la concentració de CO₂ en tres tipus de plantes: un arbre de bosc, un arbre de sabana i una herba de sabana. Per fer-ho, es va avaluar l’assimilació, la respiració, la transpiració d’aigua, l’estat hídric de la planta, el contingut de midó a les fulles i les arrels durant mesos en diferents condicions de reg i de concentració de CO₂.

Fins ara no s’havia dut a terme cap altre experiment comparatiu complex d’aquesta naturalesa, per la qual cosa l’estudi aporta per primera vegada proves experimentals directes i valuoses sobre les respostes entre els arbres i les herbes, de les quals anteriorment no n’hi havia, i que proporcionen informació sobre com les diferències fisiològiques podrien haver contribuït a l’expansió de les gramínies C4 fa 20 milions d’anys.

Segons assenyala Chandra Bellasio, investigador col·laborador de la UIB en el grup de recerca de Biologia de les Plantes en Condicions Mediterrànies (PLANTMED), «el nostre estudi demostra que, mentre que els arbres es varen veure afavorits per un alt nivell de CO₂, l’arbre de bosc va ser el més perjudicat pels baixos nivells de CO₂ i la sequera prolongada, però, al mateix temps, va retardar la resposta a la sequera i va ser capaç de reduir la respiració».

Segons els investigadors, la resposta de l’arbre de bosc pot ser una adaptació que confereix avantatges en els boscos, però que pot ser contraproduent en un escenari de sequera prolongada.

Els arbres sofreixen la combinació de sequera i baixos nivells de CO₂, la qual cosa pot dur a la mortalitat de branques o arbres. Els buits en la coberta vegetal fan possible el creixement de les herbes, la qual cosa a la vegada pot sostenir la presència d’herbívors (en sòls rics) i incendis (en sòls pobres), condicionant l’ecosistema per arrossegar cicles de pertorbació que condueixen a l’aparició de la sabana.

Així, un nivell elevat de CO2 pot ajudar els arbres a créixer més ràpidament i escapar del foc i dels herbívors. Una vegada que els arbres superen les gramínies, els fan ombra i les gramínies no poden fer res sobre aquest tema. Els arbres guanyen. Però, curiosament, els arbres de la sabana estan mal adaptats a l’ombra, per la qual cosa el cicle no es deté quan els arbres de la sabana creixen més que les gramínies, sinó que els arbres del bosc creixen més que els arbres de la sabana gràcies a l’ombra que els proporciona el seu veí.

Per tant, la transició del bosc a la sabana i viceversa podria estar condicionada pels avantatges i desavantatges específics dels arbres. Les herbes haurien tingut un paper menys actiu del que es pensava, com a espectadors oportunistes disposats a aprofitar les febleses dels arbres. Un paper oportunista similar l’haurien fet els herbívors i el foc, aprofitant la proporció creixent de gramínies en els ecosistemes d’obertura. Els arbres i les seves febleses serien, llavors, els protagonistes principals de l’aparició de la sabana.

L’estudi s’ha dut a terme en el marc del projecte CDREG, finançat pel Consell Europeu de Recerca (ERC) i liderat per la Universitat de Sheffield amb la participació d’investigadors de la Universitat de les Illes Balears i la Universitat Nacional d’Austràlia.