Quines normes segueixen les plantes que viuen i creixen en els extrems?

El CREAF participa en un estudi internacional a la tundra àrtica liderat per iDiV i descobreixen que les plantes de la tundra tenen una varietat de mecanismes molt més diversa del que es pensava anteriorment per fer front als climes freds. Igualment, comproven que en aquestes ambients extrems es mantenen les mateixes normes que en altres llocs del món: la mida de la planta i l'economia dels recursos expliquen la diversitat de la vida vegetal.

Les plantes de la tundra àrtica usen una àmplia varietat d'estratègies per sobreviure a uns estius molt curts i a uns hiverns llargs i durs. Aquesta troballa, publicada a Nature Communication i liderat pel Centre Alemany per a la Investigació Integrativa de la Biodiversitat (iDiv), en col·laboració amb altres centres de recerca com el CREAF, indica que les plantes de la tundra tenen una varietat de mecanismes molt més diversa del que es pensava anteriorment per fer front a aquests climes freds. En un món que s'escalfa progressivament, aquestes plantes es beneficiaran el tenir una àmplia gamma de formes d'adaptar-se al clima canviant. A més l'estudi confirma que aquestes plantes que viuen en ambients extrems també es regeixen pels patrons generals que expliquen la biodiversitat de plantes sobre la terra: la mida i l'economia dels recursos .

Traducció al català de l'article divulgatiu escrit per Haydn Thomas l'investigador principal de l'article

A l'extrem nord-oest del Canadà, més enllà de les muntanyes cobertes de glaceres, al llarg del delta del Mackenzie i a l'altre costat de la Mar Àrtic, un científic està ajupit sobre una petita branqueta de bruc àrtic. S'ha passat tot el dia buscant les típiques taques de flors blanques característiques de la tundra que s'eleven en petits cúmuls. Amb el calibrador i el bloc de notes, les mans ara entumides, pren algunes mesures finals abans d'afanyar-se a tornar a la calor de la seva cabana. Les flors es gronxen alegrement a la brisa, el bruc àrtic roman molt còmode a l'extrem fred de la vida a la Terra.

Aquest científic, com era d'esperar, era jo. I les meves mans gairebé s'han recuperat. Per alguns pot ser sorprenent pensar que vaig passar la major part del meu temps en aquest entorn increïblement bell mirant el terra (escanejant periòdicament que no hi hagués ossos) i prenent mesures complexes de plantes àrtiques. No obstant això, les característiques de les plantes, poden dir-nos molt sobre les seves estratègies de vida i sobre com poden respondre a el canvi climàtic. A la tundra, que actualment s'està escalfant més del doble de ràpid que el planeta en el seu conjunt, poder vincular com l'augment de les temperatures modifica aquestes característiques (com ara l'alçada de les plantes) és extremadament valuós per comprendre com poden canviar els ecosistemes. Per descomptat, això només funciona si les plantes de tundra segueixen unes regles concretes.

Per a nosaltres, les persones que fem ciència, la idea que les plantes segueixen regles generals a l'hora de desenvolupar-se o de fer certes funcions és extremadament atractiva. Cercar patrons simples que expliquin la gran diversitat de vida vegetal a la Terra és una tasca que està en marxa des de fa més d'un segle, i potser des de les exploracions de Humboldt fa més de 200 anys. A més, sabem que si els patrons que observem es poguessin relacionar amb els canvis en el medi ambient o amb la coexistència d'espècies, podem revolucionar la nostra comprensió de l'ecologia de les plantes, segons alguns, el "Sant Grial" de l'ecologia.

Al 2016, un estudi dirigit per Sandra Díaz va donar un gran pas endavant. Els autors van descobrir que només dues dimensions: la mida de la planta (gran i llenyosa versus petita i no llenyosa) i l'economia dels recursos (adquisitiva versus conservadora) explicaven la majoria de les variacions de les plantes. En les seves paraules, "l'espectre global de la forma i funció de la planta és, en cert sentit, un pla galàctic dins el qual podem posar qualsevol planta, des del anís estrellat fins al gira-sol, en funció dels seus trets".

I què hi ha de les altres plantes de la tundra? Són una constel·lació molt unida, o una dispersió d'estrelles en tota la galàxia?

Ara tornem al nostre bruc àrtic. Amb fulles duradores i perennes, de la meitat de la mida d'un gra d'arròs, una estructura llenyosa que abraça el sòl i llavors gairebé massa petites per veure a simple vista, aquest arbust nan segurament ha d'ocupar els llocs més gelats i distants dins d'aquest pla galàctic de què parlava Díaz. I què hi ha de les altres plantes de la tundra? Són una constel·lació molt unida, o una dispersió d'estrelles en tota la galàxia? Dins d'una petita habitació que intentava captar els últims centelleigs d'una tardor escocès, els cervells brunzien.

La majoria de les dades de característiques de plantes del món s'obtenen de les regions temperades i dels tròpics. Hi ha molt poques dades disponibles de les plantes de la tundra. Això no seria un problema si volguéssim dibuixar patrons a tot el planeta en el seu conjunt, però volíem entendre les regles subjacents que s'amaguen en les condicions extremes en la tundra. Per això, la major barrera davant nostre radicava en les dades.

Per solucionar-ho, vaig intensificar el poder de la col·laboració. Afortunadament, estava lluny de ser l'únic científic ajupit sobre una branqueta de bruc. Un equip de científics i científiques van ajudar-me a recopilar la informació que necessitàvem per comprendre la variació dels trets a la tundra. Amb l'ajuda de més de 100 contribuents, vam sumar més de 50,000 nous registres de característiques, i teníem les dades que necessitàvem per provar si les dues dimensions que afirmava Díaz en 2016 es mantenien igual a la tundra.

Amb l'ajuda de més de 100 contribuents, vam sumar més de 50,000 nous registres de característiques de plantes.

En resum, la resposta és que les plantes de la tundra s'agrupen i ocupen un rang sorprenentment ampli de trets globals. Tot i que es troben en un extrem de la vida vegetal a la Terra, tenen estratègies notablement variades per capturar recursos i fer front a les condicions climàtiques extremes i a les estacions de creixement increïblement curtes de la tundra. Potser encara més sorprenent, les regles globals es mantenen extremadament bé en la tundra: les mateixes dues dimensions expliquen la majoria de la variació de característiques.

On ens deixa això? El nostre estudi suggereix que les relacions entre les característiques de les plantes i els canvis ambientals van més enllà de les dades globals i es compleixen també en cada bioma. Així, des de l’altíssim arbre de la sequoia fins al petit bruc àrtic, semblen sotmetre les mateixes relacions on la mida de la planta i l'economia dels recursos expliquen la majoria de les variacions de la vida vegetal a la Terra. El Sant Grial de l'ecologia vegetal pot estar a l'abast.

El nostre estudi suggereix que les relacions entre les característiques de les plantes i els canvis ambientals van més enllà de les dades globals i es compleixen també en cada bioma.

Article original:

Thomas, H.J.D., Bjorkman, A.D., Myers-Smith, I.H., Elmendorf, S.C., Kattge, J., Diaz, S., Vellend, M., Blok, D., Cornelissen, J.H.C., Forbes, B.C., Henry, G.H.R., Hollister, R.D., Normand, S., Prevéy, J.S., Rixen, C., Schaepman-Strub, G., Wilmking, M., Wipf, S., Cornwell, W.K., Beck, P.S.A., Georges, D., Goetz, S.J., Guay, K.C., Rüger, N., Soudzilovskaia, N.A., Spasojevic, M.J., Alatalo, J.M., Alexander, H.D., Anadon-Rosell, A., Angers-Blondin, S., te Beest, M., Berner, L.T., Bjork, R.G., Buchwal, A., Buras, A., Carbognani, M., Christie, K.S., Collier, L.S., Cooper, E.J., Elberling, B., Eskelinen, A., Frei, E.R., Grau, O., Grogan, P., Hallinger, M., Heijmans, M.M.P.D., Hermanutz, L., Hudson, J.M.G., Johnstone, J.F., Hülber, K., Iturrate-Garcia, M., Iversen, C.M., Jaroszynska, F., Kaarlejarvi, E., Kulonen, A., Lamarque, L.J., Lantz, T., Lévesque, E., Little, C.J., Michelsen, A., Milbau, A., Nabe-Nielsen, J., Nielsen, S.S., Ninot, J.M., Oberbauer, S.F., Olofsson, J., Onipchenko, V.G., Petraglia, A., Rumpf, S.B., Shetti, R., Speed, J.D.M., Suding, K.N., Tape, K.D., Tomaselli, M., Trant, A.J., Treier, U.A., Tremblay, M., Venn, S.E., Vowles, T., Weijers, S., Wookey, P.A., Zamin, T.J., Bahn, M., Blonder, B., van Bodegom, P.M., Bond-Lamberty, B., Campetella, G., Cerabolini, B.E.L., Chapin, F.S. III, Craine, J.M., Dainese, M., Green, W.A., Jansen, S., Kleyer, M., Manning, P., Niinemets, Ü., Onoda, Y., Ozinga, W.A., Peñuelas, J., Poschlod, P., Reich, P.B., Sandel, B., Schamp, B.S., Sheremetiev, S.N., de Vries, F.T. (2020). Global plant trait relationships extend to the climatic extremes of the tundra biome. Nature Communications 11, 1351. DOI: 10.1038/s41467-020-15014-4