COMPARTIR

Canta auga absorben as árbores

Durante este curso estivemos facendo varios experimentos no laboratorio de ciencias naturais. As tardes dos xoves dedicámolas a estudar cousas relacionadas co medio ambiente. Entre todas as curiosidades que máis nos atraeron destacamos a de coñecer canta auga beben as árbores máis salientables dos montes galegos. Todos escoitamos nalgunha ocasión que certas árbores coma os eucaliptos absorben máis auga ca outras frondosas coma os carballos. Deixándonos levar pola curiosidade deseñamos varios experimentos que poderían permitirnos coñecer a cantidade de auga que absorben estas árbores (e outras tamén, pero nesta ocasión concentramos os esforzos nestas que destacamos).

Despois de deliberar e discorrer, ao fin deseñamos 3 experiencias diferentes. Nun primeiro momento pensamos en plantar árbores bastante grandes en recipientes tamén grandes, con algún sistema adaptado para medir a cantidade de auga consumida en certo tempo. Logo pensamos que este sistema era complexo porque transplantar árbores grandes non é doado e ten moitos inconvenientes (por exemplo, como conseguir unha árbore grande? Como desprazala?).

Cando as árbores son grandes resultan difíciles de transplantar porque teñen as raíces moi longas e algunhas rompen durante o proceso. Así que pensamos noutra posibilidade que foi plantar árbores máis pequenas en macetas especialmente adaptadas para medir o consumo de auga. Neste caso, o problema sería de extrapolar os datos de árbores pequenas para árbores grandes. Estimamos que este experimento sería tamén interesante, así que puxémonos en marcha con el.

Outra terceira posibilidade que se nos ocorreu foi a de medir a auga que beben as pólas cortadas das árbores. Así que preparamos uns recipientes cunhas marcas de nivel (probetas) para medir canta auga ían absorbendo as poliñas dun día para outro.

1º experimento: Estudo de consumo de auga en árbores desenvolvidas.

No mes de xaneiro fomos de excursión polo monte para buscar algúns exemplares de carballo e eucalipto de tamaño medio. Escollemos certas árbores que estaban en sitios expostos á erosión ou a carón das cunetas da estrada ou de camiños forestais. O criterio para seleccionar estas árbores era que fosen fáciles de arrancar a que medisen máis de 1 metro de altura.

Despois de facer varios percorridos en coche e a pé, atopamos dous carballos de 2 metros de altura e 2 eucaliptos de 1 metro de altura que sacamos dun sementeiro antigo. Os carballos eran bastante parecidos entre eles tanto en tamaño coma en peso, que roldaba os 6 ~ 8 quilogramos. Os eucaliptos eran máis pequenos e pesarían arredor de 1 kg cada un, sen ter en conta a terra que levaban xa nas raíces.

Transportamos estas árbores nunha furgoneta e trouxémolas ata ao colexio onde as plantamos nunhas macetas especialmente deseñadas para medir auga consumida. Escollemos recipientes duns 60 litros de capacidade con tapa para evitar a evaporación directa dende o solo. Na parte inferior dos recipientes colocamos un depósito de 5 litros tapado con area e conectado co exterior mediante un tubo de plástico transparente. A través do tubo enchemos o depósito botándolle a auga necesaria. Deste depósito sae a auga que nutre á planta. Calibramos o depósito poñendo marcas cun rotulador no tubo exterior despois de botarlle cantidades de auga idénticas, de medio litro en medio litro. Así fixemos 4 depósitos. Despois de selar ben todos os condutos, plantamos as árbores con terra collida no medio natural e tamén con terra comprada.

Esta parte do experimento deunos moito traballo porque mover árbores grandes resulta complicado e, ademais, hai que levantar bastante peso. Fixémoslles unha fenda a cada tapa para poder pasar por ela o tronco de cada árbore e despois levámolas a un patio exterior ben solleiro e resgardado do vendo.

Os dous carballos responderon ben á transplanta e empezaron a brotar a mediados do mes de abril. En cambio, os eucaliptos secaron; non foron capaces de aturar o cambio de terra e tampouco aguantaron as inclemencias do inverno estando mal enraizados. Os eucaliptos -a diferenza dos carballos-, son de folla perenne, e están consumindo auga permanentemente. Entre que os sacamos do sitio onde estaban enclavados e os metemos nas súas respectivas macetas, isto levounos a un enorme estrés por falta de nutrientes e de auga. Así, os eucaliptos non soportaron a rotura do seu ciclo natural de alimentación. En cambio, os carballos estaban no letargo invernal e apenas se enteraron.

No momento que estou escribindo este documento, os carballos aínda non brotaron de todo. Estanlles medrando as follas e aínda non tivemos posibilidade de medir consumos de auga. Espero que poidamos sacar os primeiros datos en maio, e despois continualos durante máis meses e -por suposto- en cursos vindeiros.

Aínda que non temos datos concluíntes deste experimento, a resposta que tiveron as árbores danos unha idea de que o eucalipto é moito máis sensible á falla de auga que outras especies. Por algo será.

2º experimento: Estudo de consumo de auga en árbores pequenas.

Xa que coas árbores grandes deberiamos esperar moito tempo a que se adaptasen a un entorno restrinxido, pensamos en estudar árbores pequenas, que teñen un crecemento máis sostido en espazos máis pequenos. Ao fin e ao cabo, pode incluso ser máis realista que o primeiro. Pensemos que as árbores consomen auga para realizar o seu metabolismo consistente en fixar carbono atmosférico e convertelo en glucosa e outros nutrientes (aparte da absorción de sales minerais e outros oligoelementos aos que non imos referirnos).

As árbores toman a auga principalmente polas raíces e logo expulsan unha parte dela polas follas. Polo tanto, evaporan auga principalmente polas follas. A maior parte da auga que transpira unha planta faino desta maneira. Polo menos o 90% da auga transpirada das follas dunha planta sae a través dos estomas. Preto da superficie da folla, a auga en forma líquida cambia a vapor de auga e evapórase a través dos estomas abertos que hai nas follas.

Tomando esta consideración como principio, podemos chegar á conclusión de que a auga que consome unha planta depende -sobre todo-, da superficie foliar da que dispoña e tamén da capacidade “evaporativa” das súas follas. Por isto consideramos contrastar datos de auga absorbida, superficie foliar e tempo.

Para levar a cabo esta experiencia plantamos dous eucaliptos collidos nun viveiro, tres carballos, tres castiñeiros e unha ameixeira brava. Puxémolos nuns recipientes acomodados para medir caudais de forma sinxela.

A preparación das macetas medidoras foi deste xeito. Primeiro mercamos unhas botellas de auga de 8 litros e cortámoslles a parte superior. Esta parte non a desperdiciamos senón que a colocamos no interior da base, coa boca cara abaixo, furada por varios sitios e cun filtro de algodón incrustado nela. A disposición foi pensada para que a planta puidese absorber a auga do depósito pero sen que se encharcase nin que pasase terra cara a auga. Tamén colocamos un plástico de envolver alimentos (film transparente) na parte superior dos recipientes para garantir que o déficit de auga só fose debido á evaporación da planta (evitamos así que unha parte da evaporación se realizarse dende a superficie da maceta).

Os eucaliptos xa viñan con follas e deron medidas dende os primeiros días de febreiro. Os carballos e castiñeiros empezaron a abrir en marzo polo que houbo que esperar ata que sacaron as primeiras follas. Todas as árbores que plantamos tiñan un ano de vida.

Por outra parte, hai que ter en conta que este experimento foi realizado en condicións de laboratorio, polo que se desprezan variacións de temperatura, luminosidade e correntes de aire. Isto non quita que máis adiante repitamos a experiencia no exterior. Con todo, pese a estas restricións de estar traballando en condicións de laboratorio, o experimento resultou suficiente para estimar a maior ou menor evapo-transpiración que caracteriza a cada especie vexetal.

Os resultados foron moi interesantes. A finais de xaneiro plantamos as árbores nos recipientes que fixeramos uns días antes. Durante dous meses absorberon pequenas cantidades de auga porque tiveron que adaptarse ao medio. En dous meses as pequenas árbores tiveron tempo de aclimatarse á terra e ao ambiente onde foron plantados. Cando chegou marzo observamos un incremento moi notable do consumo de auga que atribuímos ao aumento da luz diúrna e tamén ao da temperatura ambiente. Fixemos unha recollida de datos de datos e fixemos unhas táboas de control. Con esta información confeccionamos unhas gráficas para poder explicar máis facilmente o que estabamos vendo.

Observamos un consumo elevado a pesar do pequeno tamaño destas plantas: arredor de 1 cm/semana, o máximo valor observado en todas as árbores do experimento!

O potencial evaporativo do eucalipto calculámolo dividindo o volume de auga evaporado nunha semana entre a superficie foliar total. Deixamos a unidades en cm/semana porque teñen unha orde de magnitude máis comprensible que tomando unidades de tempo inferiores. A unidade “cm” sae de dividir cm³ de volume entre cm² de superficie foliar, quedando reducida a potencia. Ou sexa, que de modo semellante á precipitación (que tamén se pode medir en forma de nivel en milímetros de auga caída), a auga evaporada pode darse en unidades de nivel de auga evaporado pola planta.

Nas táboas obsérvase que fomos medindo a superficie das follas de cada árbore facendo promedios de tamaño. Primeiro contamos as follas pequenas que ten a árbore coa súa superficie característica, logo as medianas e por último as grandes. Téñase en conta que as árbores van botando as follas por etapas e estes tamaños diferéncianse moi ben e manteñen unha superficie moi parecida dentro de cada categoría.

Esta experiencia pode facerse con moitas árbores de moitos tipos pero, dado o seu carácter escolar, consideramos limitar o número de exemplares para facilitar o traballo dos rapaces. Por así dicilo, seguimos a filosofía de “como mostra, un botón”. Aínda que os resultados teñen un valor estatístico limitado, dan mostra clara da tendencia que teñen as árbores a consumir auga. Comento o caso do carballo.

Segundo se extrae das gráficas de máis arriba, o carballo vén consumindo a metade de auga que o eucalipto: entorno a 0,5 cm/semana.

Hai que ter en conta que o carballo tarda máis en medrar ca o eucalipto, pois ten un metabolismo máis lento. Por outra parte, cómpre salientar, que o carballo é de folla caduca polo que no inverno entra en letargo e apenas consume auga e recursos, cousa que o eucalipto non fai.

Ou sexa, que podemos afirmar que un eucalipto pequeno pode consumir entre dúas e catro veces máis auga que un carballo do mesmo tamaño (enténdase en superficie foliar), ao cabo dun ano.

Está claro que o metabolismo do eucalipto é máis veloz que o do carballo e isto causa que o seu crecemento sexa máis acelerado. Un eucalipto de 10 anos nun terreo suficientemente fértil, pode acadar unha altura de 15 metros, un diámetro basal de tronco de 20 cm e un peso de 120 kg. Con 20 anos, a altura do eucalipto pode chegar ata os 25 metros, o diámetro 40 cm e o peso 700 kg. (Estes cálculos puidémolos facer grazas a aplicación eucatool: https://eucatool.fora.es:3307). Se facemos o mesmo cálculo co carballo atoparemos cantidades moi inferiores: en 10 anos, un carballo pode acadar unha altura de 5 metros, un diámetro de tronco de 10 cm e un peso de 50 kg. En 20 anos, a talla é de 12 metros, o tronco terá un diámetro de 20 cm e o seu peso roldará os 300 kg. Ou sexa, que o eucalipto “engorda” o dobre de rápido que o carballo.

Repetimos a experiencia con castiñeiros, tamén do mesmo tamaño e idade, aproximadamente un ano. Observamos un rápido crecemento dos castiñeiros unha vez entrado abril. Este crecemento é comparable ao do eucalipto dado que ambos botan as follas novas dun xeito bastante rápido. A continuación poño os resultados obtidos para o castiñeiro nº1.

No caso do castiñeiro observamos unha menor uniformidade de comportamento que no caso das árbores anteriormente estudadas. Neste caso observamos dous exemplares que evolucionan do forma diferente. O castiñeiro nº1 despega o seu crecemento foliar a mediados de abril e ocasiona un crecemento súbito do consumo de auga a finais de abril, chegando aos 0,46 cm semanais. O castiñeiro nº2 tamén desenvolve a capa foliar a mediados de abril pero manten un consumo de auga máis constante e superior ao anterior, da orde de 0,8 cm/semana, moi próximo ao potencial do eucalipto.

O castiñeiro é unha árbore caducifolia polo que non vai evaporar apenas auga no outono e inverno, unha vez caídas as follas. Así que podemos dicir que, en termo medio e cos datos que temos, un castiñeiro pequeno consome anualmente a metade de auga que un eucalipto das mesmas características.

A pregunta que queda no aire é se se poden extrapolar estas conclusións a tamaños de árbore máis grandes. Por iso fixemos a proba das polas, proba na que medimos a auga absorbida por pequenos ramallos das especies que consideramos. Sorprendentemente os resultados son moi parellos ao observado polas pequenas árbores.

3º experimento: Estudo de consumo de auga en polas.

Con esta experiencia quixemos confirmar se as conclusións anteriores estaban ben encamiñadas. Para iso collemos poliñas de eucalipto e carballo e medimos a auga que absorbían no primeiro día. Neste informe non incluímos os datos obtidos para o castiñeiro deste xeito dado que en Lugo non brotan ata finais de abril. Con todo, estamos tomando datos para incluílos en posteriores estudos.

A idea deste experimento é bastante simple. Pensamos que se podería medir directamente a auga que absorbe unha pola dun recipiente calibrado para estimar a que evapora cada cm² das súas follas. Da bibliografía consultada, soubemos que máis do 90% da auga que evapora unha árbore é polas follas.

Para conseguir isto, metemos polas de entre 30 e 50 gramos en matraces graduados. Primeiro deixamos as polas varios días para ver se cambiaba o consumo e vimos que si, que minguaba co tempo, nalgúns casos de forma moi significativa. Por iso decidimos quedarnos cos datos do primeiro día e descartamos os de días posteriores.

Así que tomamos datos con polas de eucalipto e polas de carballo (que coincidiu que o pillamos no momento de botar as follas). Metémolos en probetas de 100 cm³ graduadas con precisión de 1 cm³ e miramos o que baixaba o nivel de auga en 24 horas. Así collemos ducias de mostras para establecer un valor medio. A continuación deixo unha mostra dos datos tomados ao longo dun mes.

Estas táboas son unha escolma das que fomos observando en polas de eucalipto da variedade camaldulensis. Nestes intres estamos completando o estudo coas variedades globulus e nitens (as máis comerciais de Galicia).

Como se pode ver, a media de poder evaporativo das follas de eucalipto cambia coa súa idade. As follas novas evaporan a auga máis rápido que as máis vellas (con toda a lóxica, dado que as novas deben ter un metabolismo máis rápido). Tamén deducimos que as follas nova teñen un peso específico inferior ás vellas. Un gramo de follas novas da variedade camaldulensis ocupa unha superficie media duns 50 cm², mentres que un gramo de follas maduras ocupa uns 30 cm². Isto é así porque as follas do eucalipto fanse mais grosas e longas coa madurez. Se lle damos á volta a estas medidas e as expresamos igual que a gramaxe do papel, diremos que as follas tenras pesan 200 gramos por cada metro cadrado (coma unha cartolina intermedia), mentres que as follas vellas pesan arredor de 330 gramos cada metro cadrado (coma unha cartolina grosa).

Lembremos que o potencial evaporativo dos pequenos eucaliptos plantados en maceta medidora saíu entorno a 1,05 cm/semana, fronte aos 0,82 cm/semana das polas cortadas de folla nova, polo que vemos un bo acordo entre ambas medidas. Tamén entra dentro do razoable que a pola perda capacidade de bombeo de zume (savia) polo mero feito de faltarlle a presión de impulso que deriva desde as raíces.

A continuación mostramos as táboas referentes ao carballo.

A primeira cousa que chama a atención é a moi notable diferencia entre a auga absorbida polos carballos dun ano e as polas de carballo. Se ben no caso do eucalipto había unha boa sintonía de datos, agora vemos unha fonda discrepancia: as polas de carballo absorben 4 veces menos auga que a planta enteira! Obsérvese que son 0,131 cm/semana de media para as polas fronte a 0,504 cm/semana se miramos o carballete pequeno.

Observamos durante as probas que as polas de carballo tendía a secar rápido, no prazo de tres ou catro días, mentres que as de eucalipto podían botar unha semana ou máis metidas na auga. Isto fíxonos ver que non se pode medir a auga que consume un carballo polo método das polas.

Tamén observamos que o peso específico das follas de carballo é inferior ao das follas de eucalipto. Con follas maduras de carballo, fan falta 75 cm² para xuntar un gramo; coas de eucalipto abondaba con xuntar 30 cm². Lembremos que o seu poder evaporativo (0,504 cm/semana) é máis ou menos a metade que as de eucalipto. Tal vez sexa por este motivo que o eucalipto necesita menos follas para medrar, en cambio o carballo é máis frondoso.

Da comparativa anterior sacamos varias conclusións:

Os eucaliptos xoves, ata os 5 anos, son moi vigorosos e medran moi axiña, ata dous metros por ano. Consumen ata catro veces máis auga que a planta de carballo equivalente. A partir dos 10 anos a cantidade de auga absorbida vaise equilibrando entre as dúas especies, pero vemos que sempre leva certa vantaxe o eucalipto.

Por outra parte, non se pode deducir o consumo de auga dunha árbore mediante a inserción de polas en auga porque estas non reciben a presión osmótica procedente das raíces e, polo tanto, van absorber menos cantidade de auga do normal. Chama a atención o caso do eucalipto que, a pesar de todo, case absorbe tanta auga en pola como a pequena árbore que tiñamos en maceta. De feito, as polas de eucalipto podían sobrevivir a base de auga ata unha semana mentres que as de carballo aos tres días xa mostraban signos de sequía.

Este experimento serviunos sobre todo para calcular a superficie de follas por unidade de masa de cada especie de árbore. Sabendo este valor, e coñecendo a masa foliar dunha árbore, pódese extrapolar a súa superficie foliar e, en consecuencia, a auga que evapora polas follas.

Conclusións finais.

Consultamos varios informes que atopamos por Internet e descubrimos un estudo de Jiménez, E. e outros titulado "Evaluación de la transpiración de eucaliptos globulus mediante la densidad de flujo de savia y su relación con las variables meteorológicas y dendrométricas", do Centro de Investigación e Información Ambiental de Lourizán. Deste estudo sacamos algúns datos e referencias importantes que resultan ser moi similares ao que nós atopamos, por exemplo, que un eucalipto de 5 anos, con 8 metros de altura e unha copa de 1,17 metros de diámetro evapora por transpiración 1,78 kg cada día.

Tamén sacamos deste estudo unha gráfica da que se conclúe que o potencial evaporativo do eucalipto está en 0,75 kg/m²·día, valor próximo ao que nós obtivemos, só que no noso cado non expresamos esta cantidade en kg senón en litros (cremos que pouca diferencia debe haber tendo en conta que o que principalmente evaporan as árbores é auga cuia densidade é 1kg/L). A nós salíanos que un eucalipto absorbía arredor de 1,0 cm/semana, que son 0,150 cm/día, que é o mesmo que 1,50 Kg/m²·día, máis o menos o dobre que no estudo. É curioso que se mirásemos o consumo de auga que facían as polas vellas, estaríamos á par dos resultados do informe de Lourizán.

Para estimar a cantidade de follas dunha árbore tamén nos remitimos a este estudo onde se notifica que a transpiración é proporcional á superficie foliar. Tendo en conta a validez desta afirmación e tamén que as follas das árbores apenas varían de tamaño, peso e forma coa idade (sabemos que no eucalipto non é así ata que pasan 5 anos), poderemos deducir a cantidade de auga que evaporan polas follas. Só nos queda atopar un sistema para calcular a masa foliar.

Doutros informes consultados coma o de Luz María Melgarejo: "Experimentos en fisiología vegetal" e outro de Juan Gabriel Álvarez González, e outros: "Estimación de la biomasa arbórea de Eucalyptus globulus y Pinus pinaster en Galicia" extraemos unha información moi valiosa, na que se relaciona directamente a masa da árbore coa masa das follas que ten. Neste sentido, para para o eucalipto conclúen que a súa masa foliar rolda entre o 2,3% e o 3,1% da masa da árbore (sen contar raíz). Nosoutros, por simplificar cálculos, consideramos que tanto o eucalipto como o carballo tiñan unha masa foliar 30 veces inferior á súa masa aérea.

Con estes datos e consideracións, fixemos unha folla Excel onde introducimos unhas fórmulas ao estilo dunha simulación. Axustamos os parámetros das fórmulas para que se axustasen ben aos datos de altura, grosor de tronco e masa das árbores. A continuación deixo a lista de fórmulas empregadas:

Empregamos os datos do noso experimento xunto co cálculo anteriormente descrito e obtivemos uns valores aproximados para distintas idades de árbore. A continuación expoñemos as dúas fichas explicativas:

Ficha de conclusións para o eucalipto:

Ficha de conclusións para o carballo:

Táboas de síntese:

Chama a atención que o carballo empece tendo menos superficie foliar que o eucalipto. Arredor dos 20 anos parece que esta magnitude se equilibra entre ambas especies, e logo xa colle vantaxe o carballo respecto do eucalipto. Os carballos máis vellos teñen moita máis copa que os eucaliptos, e de aquí esta diferencia. A pesar de ter máis superficie foliar un carballo vello, a cantidade de auga evaporada non é superior á que evapora un eucalipto.

Así que parece confirmada a hipótese de que os eucaliptos absorben máis auga que os carballos a título individual.

Pero temos que considerar que as árbores non deben estudarse en solitario. Facemos honra á famosa frase que di: "as árbores non deixan ver o bosque", así que consideramos botar contas para bosques de monocultivo.

Se supoñemos un eucaliptal dunha hectárea onde habitualmente se plantan 1.000 exemplares (ás veces máis, pois plántanse en liñas de 3x3 metros), e esperamos a que medren durante 20 anos (entre 15 e 20 anos é o tempo de corta comunmente establecido), teremos que cada día evaporarían arredor de 27.000 litros. Téñase en conta que o experimento que fixemos foi en laboratorio baixo condicións uniformes. Moi posiblemente, no exterior, con vento e irradiación solar intensa, estes valores se multipliquen.

Postos a comparar, fixemos a mesma conta de antes cunha carballeira de 200 carballos de 20 anos. Os carballos non son capaces de medrar se se poñen en cadros de 3x3 metros coma os eucaliptos. O carballo medra menos cara o alto pero máis cara o ancho que o eucalipto e por iso necesita unha cuadrícula maior. Pensamos nunha típica de 7x7 metros que daría cabida a 200 carballos nunha hectárea (cremos que aínda deberían ser menos carballos). Facendo o de antes, con carballos de 20 anos, sairíanos un consumo diario de auga de 2.600 litros.

Ou sexa, que un eucaliptal de 1.000 plantas de 20 anos podería evaporar 10 veces máis auga que unha carballeira de 200 plantas da mesma idade.

Non sabemos se o cambio climático conducirá a secas no verán ou se as cousas se manterán como ata agora. O que está claro é que o eucalipto pode ser unha especie ruinosa en circunstancias de seca, tanto porque sufriría un estrés grande que impediría o seu crecemento coma porque induciría unha seca nos acuíferos que houbese preto deles.

Agardamos por máis estudos nesta liña. Nosoutros atopamos argumentos de sobra para continuar con este traballo. Probablemente seguiremos tomando datos no exterior e con plantas máis grandes. Xa vos contaremos...