El tamaño importa (I)

“… tengo un secreto que quiero confesar…. me gusta abrazar árboles…”

El árbol más alto que conocido hoy recibe el nombre de Hyperión y mide la friolera de casi 116 metros, el equivalente a un edificio de 30 plantas aproximadamente.

Pero ¿podrían existir árboles incluso más altos?

Y es que a veces, las preguntas más sencillas tienen las respuestas más interesantes.

Los árboles necesitan recoger luz a través de sus hojas. Con esta luz se produce la fotosíntesis y así los árboles generan su propio alimento -de ahí que se llamen autótrofos– a la vez que generan el oxígeno que respiramos.

Como el alimento de una planta depende de la cantidad de luz que sea capaz de recoger, los árboles tienden a ser altos. Lo peor que le puede pasar a un árbol es que otro árbol le haga sombra. Por eso, entre los árboles existe una competición para crecer más que los de su alrededor. Y así se crean los bosques.

Aunque si estas fuesen las únicas reglas del juego, los árboles, generación tras generación y pudiendo vivir de más de dos mil años, serían cada vez más y más altos. Así los árboles de hoy deberían superar en alcance a los árboles que poblaron la Tierra hace millones de años.

Pero éste no es el caso. ¿Por qué los árboles de hoy no son más altos que los árboles que proporcionaban alimento a los dinosaurios?

La respuesta está en que la evolución no dispone de total libertad para manejar la altura de los árboles. La evolución, como todo en esta vida (incluida la química), también está sujeta a las leyes de la física.

En general, un árbol grande puede llegar a consumir miles de litros de agua al día. La mayor parte proviene del suelo aunque una parte importante también viene de la humedad ambiental que acaba condensando en las hojas. Este agua se utiliza principalmente al crecimiento de planta, para realizar la fotosíntesis y para la absorción de moléculas de CO2, una por cada cien moléculas de agua.

Pero para que un árbol pueda bombear agua hasta lo más alto necesita más de 10 atmósferas de presión. ¿De donde consiguen las plantas la potencia necesaria?

Si utilizas un tubo fino y largo e intentas absorber agua a través de él, verás que el máximo desnivel que consigues alcanzar está por debajo de 10 metros. A esta altura se necesita un vacío perfecto.

Si no te lo crees, puedes ver el siguiente vídeo:

Los árboles se basan en el principio de que, pese a que en un gas la presión no puede ser menor que cero, en un líquido, la cosa es diferente, y puede tener presión negativa.

Esta presión negativa tiene lugar gracias a la transpiración en las hojas. Las moléculas de agua abandonan la planta a través de minúsculos poros, generando una presión negativa de unos 15 atmósferas, suficiente para succionar el agua de las raíces.

Una presión tan alta ejerce una enorme fuerza sobre el tubo donde se aplica. Por eso, las cavidades de los árboles están formadas por células muertas llamadas xylema. Estas células con forma de tubo permiten que, gracias a la transpiración, la adhesión a las paredes y la tensión superficial, generar la fuerza necesaria para contrarrestar la gravedad.

Fig-9-10-Types-of-Xylem
Esquema de diferentes tipos de xylema, con poros de un diámetro de unos pocos nanómetros a través de los cuales se produce la succión.

 

Por otro lado, ante una presión tan baja el agua debería comenzar a bullir. Aunque para que comience a bullir necesita algo que active la transición de fase, una pequeña burbuja de aire sería suficiente. Por este motivo, los tubos de xylema no contienen ni la más mínima cantidad de aire desde el momento en que se forman. El agua dentro de un árbol se encuentra en lo que llamamos un estado metaestable.

No obstante, a medida que la altura del árbol aumenta, la presión negativa que se requiere para bombear el agua también incrementa. Cuando la presión se acerca a los 20 atmósferas, el xylema comienza a no soportar tanta presión y se rompe. Se forman cavitaciones, embolias en los conductos del árbol que pueden provocar la muerte del tejido.

Cuando esto sucede, la cantidad de agua que llega a las hojas se reduce y la fotosíntesis pierde efectividad. La planta invierte demasiada energía en mantener tejidos que proporcionan muy poca energía a cambio.

Para hacerse una idea de las condiciones tan extremas que se generan, la cantidad de agua que se observa en las copas de los árboles de los grandes bosques de secuoyas en el norte de California es similar al de los árboles que se encuentran en los desiertos. En las hojas más altas, la concentración de agua, la estructura y densidad de las hojas, la capacidad de realizar la fotosíntesis y la concentración de CO2 convergen hacia un mínimo de eficiencia

Pese a que los árboles han desarrollado un xylema muy fino y resistente a las roturas la altura a máxima la que puede crecer un árbol en nuestro planeta se encuentra entre 120-130 metros de altura.

Un claro ejemplo de que el tamaño importa, y mucho!

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G.W. Kock et al. “The Limits to tree height”, Nature 429 (2004).

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Un comentario Agrega el tuyo

  1. Georgina dice:

    Esperando la segunda parte de “El tamaño importa”!! 😉

    Me gusta

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