23 may. 2017

L'estructura dels arbres

Ahir dimecres 17 de maig, va venir Jordi Martínez-Vilalta, del CREAF, per parlar-nos de l’estructura dels arbres.
 
Els arbres, com a vegetals llenyosos, tenen una estructura particular. Externament, la disposició fractal de les ramificacions els permet d’aprofitar millor la llum solar. Internament, el seu port alt, gran, de vegades majestuós, ha de facilitar l’intercanvi de fluids per al propi metabolisme. Com ho fan? Com és el seu creixement?
Els arbres, els organismes vivents més grans són fàcils d'estudiar, perquè estan quiets, comença observant en Jordi.

Com es defineix un arbre? La definició més senzilla diu que és una estructura caracteritzada per un tronc que a l'extrem superior té una capçada i a l'inferior, les arrels que s'endinsen en la terra. Al tronc, el que hi predomina és fusta, l'estructura bàsica que comunica la capçada i les arrels; és a dir, l'element que uneix la dicotomia de l'arbre: comunica el llum i el CO2, i l'aigua i altres nutrients, que capten les arrels.

Rècords
En els arbres sempre és busquen rècords: quin és el més alt? el més ample? el més vell?
En Jordi ens duu fotografies.
L'arbre més ample del qual se'n té registre era una sequoia que va ser abatuda el 1890 per una aposta feta sota efectes etílics, segons explica la llegenda. Es volia provar si donava per a una taula d'una sola peça on hi cabessin quaranta comensals.

I si, l'aposta la van guanyar, a costa de carregar-se probablement l'arbre més gran del món. Sembla, però, que perviu en fragments que es van replantar, que són dins el projecte Eden.

Les sequoies són les que fan mides més altes; poden arribar fins als 115 metres d'alçada. També hi ha eucaliptus molt alts a Austràlia, i palmeres, que poden arribar a mesures espectaculars.

La pujada de l'aigua
L'aigua ha de pujar, doncs, fins a cent-quinze metres, un cop arriba a la base del tronc, perquè és a les fulles on, gràcies a l'energia del llum, el diòxid de carboni i l'aigua reaccionen als cloroplasts i fan la fotosíntesi, ruta metabòlica per la qual matèria inorgànica i energia lumínica es transformen en matèria orgànica i energia química.

Com puja? Pel tronc, ja que la fusta és un conjunt de canonades, que permeten el transport de l'aigua des de les arrels cap a les fulles. El calibre dels capil·lars és d'entre deu i cinquanta micròmetres, segons l'espècie i el lloc on viu. Les lianes, que se repengen sobre altres arbres, s'estalvien pes i poden tenir capil·lars més gruixuts.

Al dia, poden arribar a pujar fins a cent litres d'aigua, amb els corresponents nutrients que les arrels absorbeixen. La major part de l'aigua que arriba a les fulles, s'evapora pels estomes, estructures de les fulles que faciliten l'intercanvi de gasos. L'aigua que no s'evapora, amb el diòxid de carboni que arriba a l'estoma, entrarà en el metabolisme del vegetal, per la fotosíntesi.

A l'estoma hi ha un menisc d'aigua que té un flux constant d'evaporació. I justament és aquesta evaporació a les fulles la que fa pujar l'aigua des de les arrels, en un flux continu, per les propietats de tensió superficial i cohesió de les molècules d'aigua. És així, per "succió", de forma passiva, com l'aigua del terra arriba a les fulles, amb una pressió unes cinquanta vegades superior a l'atmosfèrica; i a una velocitat que varia segons l'espècie, però que s'estima de l'ordre de centímetres per hora.

En el tronc hi ha milions de columnes d'aigua i, és la fusta la que ajuda a suportar aquest pes. Cada columna és, en realitat, un vas delimitat per cèl·lules mortes, cosa que fa que la resistència sigui molt baixa. Es calcula que, dins el cicle global de l'aigua, sense comptar els oceans, però intervenint núvols, rius i vegetació, dues terceres parts de l'aigua circula a través dels arbres.

Un arbre artificial
Per la renovació de Cosmocaixa, Jordi i el seu equip van rebre l'encàrrec de construir un arbre artificial; una planta mecànica de quatre o cinc metres d'alçada, amb paper de filtre a les "fulles", porus al "tronc", un dipòsit d'aigua a la base. Una balança  mesurava les pèrdues.

Finalment, l'arbre no es va fer, però va publicar-se un article: Martinez-Vilalta, J. et al (2003):
"Make your own transpiring tree": Journal of Biological Education; Volume 38.



L'estructura dels troncs i de les fulles
Els troncs creixen de dins a fora; la part interna és la fusta més dura i que no transporta (el duramen), mentre que l'externa (albeca), és la que té els vasos per on circula l'aigua i les sals, cap a les fulles; tot plegat, conforma el xilema. Els arbres tenen també un altre sistema vascular que transporta la matèria orgànica generada a les fulles a altres parts de l'organisme que les pugui necessitar, el floema.

El duramen i l'albeca són els que ofereixen informació sobre el creixement de l'arbre. Cal tenir en compte que, segons si l'arbre és caducifoli o perennifoli, el gruix de l'albeca és diferent. Per exemple, en els roures, caducifolis, es nova cada any i fa un gruix de dos a tres mil·límetres; mentre que en l'alzina l'albeca pot tenir fins a trenta anys de vida.

En els arbres tropicals pot ser difícil veure els anells de creixement, ja que és més continu, no discrimina les estacions i, per tant, els períodes de creixement. Altres arbres en què és difícil de veure el creixement són aquells el tronc dels quals s'obre, com ara les oliveres o els plàtans d'ombra. La densitat de la fusta afecta a la seva flotabilitat.

El funcionament dels arbres en els boscos
Les arrels absorbeixen sals minerals que l'arbre necessita pel creixement i que bàsicament provenen de la meteorització de les roques que conformen el sòl; s'absorbeixen així els ions dissolts.

Ara, hi ha un altre element necessari per a les plantes i que és limitant, el nitrogen. Gairebé un vuitanta per cent de l'atmosfera és nitrogen molecular (N2); el triple enllaç que lliga els dos àtoms és molt difícil de trencar, i per això plantes i animals no el podem absorbir. Ara bé, hi ha uns bacteris que el trenquen i el transformen en ions nitrit, nitrat o amoni, i ja el podem absorbir.

Jordi ens compara un bosc amb un oceà. Cal acostar els nutrients del sòl, en el cas del bosc, i del sediment, en el cas de l'oceà, cap a la zona de llum per a que entri en el cicle de la matèria viva. En el bosc ho fan els arbres; en els oceans, els corrents ascendents de l'aigua. Per això, allà on hi ha corrents ascendents, la pesca és rica.

Als vasos de les plantes també es poden fer embòlies, quan es trenca la columna d'aigua i hi entra aire, per vent, per lesió... o per sequera, quan l'evaporació supera la captació d'aigua del sòl. Aleshores s'interromp el flux d'aigua. I l'aigua ha de pujar per una altra columna. L'arbre pateix una lesió i l'ha de compensar d'alguna manera; en general, els caducifolis tenen una més alta capacitat reguladora front els perennifolis, atès que poden controlar més o menys el nombre de fulles noves. Els arbres no tenen una forma definida; en ser estructures modulars són molt plàstics i es poden adaptar a l'entorn i els canvis en l'ambient.

Leonardo da Vinci ja va escriure sobre l'existència d'una constant entre el nombre de fulles i la secció del tronc. Ara bé, en haver-hi diverses formes de fulles, hi ha altres factors que hi intervenen. Les formes lobulades dels roures són molt eficients, per la capa d'aire pròxima a la superfície i on té lloc l'intercanvi gasós.

En pertorbacins grans, com en el cas d'un incendi, segons l'espècie, la possibilitat de recuperar el bosc és més alta o menys. Les que millor resisteixen els incendis són les alzines sureres, perquè el suro les protegeix. Les alzines rebroten, potser perden la capçada, però rebroten de soca, entre altres raons, perquè a la soca tenen un magatzem de recursos. Per això, els anys de sequera poden ser letals per als arbres, perquè gasten els recursos emmagatzemats, i la manca d'aigua no els permet de reposar-los.

Els arbres, en no poder-se moure, desenvolupen recursos químics. La resina, per exemple, és una defensa contra els herbívors: no és un aliment gaire amigable per als grans, i els petits queden enganxats i no se'n surten més.

S'ha dit moltes vegades que els boscos tropicals tenen un paper molt important en el cicle biogeoquímic del carboni, ja que un terç del diòxid de carboni que generem és absorbit pels boscos. I és cert, però ens fa la reflexió que els boscos temperats i boreals, el balanç net entre la fotosíntesi i la respiració pot ser similar al dels boscos tropicals, i tenen també un paper molt important.

Preguntat per la tala d'arbres, Jordi ens fa reflexionar que no podem evitar d'usar un material com la fusta, tan important per a la humanitat, més que la pedra o el ferro. Ara, que cal una gestió estudiada i controlada. Ara, a Catalunya es talen molts menys arbres que fa un temps.

La immortalitat dels arbres
Els arbres, a diferència dels mamífers, per exemple, que després de l'època reproductiva evolutivament no sobreviuen gaire temps, no tenen una mort programada: sempre es reprodueixen. I, quan són més grans, poden fer més llavors. Així, la probabilitat que un arbre mori és la mateixa als vint que als dos-cents anys.

No s'ha trobat en els arbres un envelliment molecular, com passa en la transcripció del material genètic dels animals, que va perdent fidelitat. Així, oliveres d'aquí a prop poden tenir fins a set-cents anys; i exemplars de Pinus longaeva, a Califòrnia, poden haver-se datat en gairebé cinc mil anys en comptar els anells en caure l'arbre; és a dir, de temps dels egipcis.

Jordi ens explica que als boscos de Califòrnia el clima ha estat estable en els darrers cinc a sis mil anys, de manera que s'hi han pogut desenvolupar els arbres més alts, més grans i més vells.

La nota personal
Comentem que Jordi és ambientòleg i no ambientalista; ja que tampoc no és el mateix l'ecòleg que l'ecologista, o el sociòleg i el socialista. El sufix dóna idea de l'estudiós o del militant, com deia Margalef.

De petit volia estudiar ocells, entre altres raons, perquè els seus germans més grans eren ornitòlegs. Però, a tercer de carrera va voler incorporar-se amb professors la recerca dels quals l'interessava, amb Jaume Terradas, concretament. Al CREAF, és clar. I la "f" vol dir forestal. Així que va fer un primer estudi sobre arbres.

No es va desanimar del tot, i va seguir. Va fer una tesi amb Josep Piñol estudiant el transport de l'aigua. I busca ocells el cap de setmana.
Gràcies, Jordi per la sinceritat i la xerrada!

Més informació
Els boscos mediterranis, per Josep M Espelta (27/10/2011)
Ballant al ritme que ens marquen, per Jaume Terradas (19/11/2009)
Els boscos a Catalunya, quins i quants? (25/10/2011)

No hay comentarios:

Publicar un comentario