Desde las raíces a las hojas, el agua debe hacer un largo camino por el interior de la planta. Este proceso marca el máximo teórico de altura que un árbol puede alcanzar.
En el mundo hay árboles realmente grandes. Especies como la secuoya, el secuoyadendro o ciertos eucaliptos pueden alcanzar y superar los 100 metros de altura. Para lograr esa altura son necesarios siglos de crecimiento, y muy pocas especies son capaces de conseguirlo. El árbol más grande hoy —del que se tiene constancia— es Hyperión, un sequoyadendro del Parque Nacional Redwood, en California, con una edad estimada de entre 400 y 600 años, supera los 116 metros de altura desde el suelo —según la última medición, realizada en 2009—.
Si bien hay muchos árboles que alcanzan alturas más modestas de decenas de metros, los casos que superan los 100 metros son anecdóticos. La curiosidad lleva, casi de forma inmediata, a plantearse la siguiente pregunta: ¿Existe un máximo de altura que puedan alcanzar los árboles? Y de existir, ¿cuál es?
Podría pensarse que la respuesta está relacionada con la resistencia de la madera. Pero todo buen carpintero sabe que la madera a favor de veta es muy resistente —no así a contraveta—; la madera no es tan limitante como podría parecer. El verdadero límite está marcado por el agua.
De las raíces a las hojas: el viaje del agua en la planta
El sistema vascular de las plantas se compone de dos tipos de tubos. El xilema, que parte de las raíces, sube por el tallo y las ramas y finaliza en las hojas, se encarga de transportar la savia bruta, un fluido compuesto por agua y sales minerales que se absorben del suelo, a la parte fotosintética. El floema discurre paralelo, en sentido inverso. Su función consiste en transportar los nutrientes sintetizados en las hojas, en forma de savia elaborada, al resto de tejidos de la planta. La savia elaborada desciende por efecto gravitatorio, así que la altura no supone un obstáculo en el crecimiento. Sin embargo, la savia bruta sí presenta limitaciones.
Abundan las hipótesis que intentan explicar cómo asciende el agua por los vasos del xilema. A diferencia del sistema circulatorio de los animales, que cuentan con una estación de bombeo, el corazón, las plantas carecen de musculatura que permita generar un impulso activo que haga al agua ascender. El xilema está estructurado por paredes celulares de células muertas. No hay sistema de bombeo.
En un principio se pensaba que el agua ascendía por mera capilaridad; como los tubos son tan finos, la tensión superficial del agua superaba la fuerza de la gravedad, y el agua ascendía. Sin embargo, la altura que se consigue alcanzar por este medio, teniendo en cuenta el grosor de los tubos del xilema, es de apenas 10 o 12 metros, insuficiente. Es necesario un esfuerzo extra para llevar el agua hasta las hojas.
El modelo de tensión-cohesión: como beber de una pajita
El modelo de tensión-cohesión, que en origen fue acogido con escepticismo por la comunidad científica, es el más aceptado actualmente. Data de 1895 y fue planteado inicialmente por el botánico británico Henry Dixon. Según esta teoría, en el proceso entran en juego dos fuerzas, la cohesión molecular del fluido y la tensión.
Las plantas tienen un tejido en las hojas lleno de huecos que se saturan de vapor de agua, y unas estructuras denominadas estomas, una especie de válvulas microscópicas que —normalmente— se abren por la mañana y se cierran al anochecer. Cuando el estoma se abre, entre el interior y el exterior de la hoja se produce una diferencia de potencial hídrico y el vapor de agua fluye de dentro hacia fuera, con más fuerza cuanto menor sea la humedad ambiental.
Esta salida de vapor de agua genera una demanda en los tejidos de la hoja que se satisface a través del xilema. Como el agua tiene una fuerte cohesión molecular, desde la hoja hasta la más profunda de las raíces corre una columna de agua contínua. Y la tensión que se produce en las hojas se transmite al resto de la columna, llevando la demanda de agua hasta las raíces. Así, gracias a esta dinámica de tensión y cohesión, el agua fluye hacia arriba, como cuando succionamos un líquido con una pajita.
Los límites de la cohesión
La tensión generada hace que el agua suba, y la fuerza de la cohesión mantiene la columna de agua de forma contínua a lo largo de todos los tejidos de la planta. Solo hay un riesgo: si una burbuja de aire se filtra a uno de los tubos del xilema, la cohesión se rompe y se genera una embolia, llamada cavitación motivada por diferentes causas: parásitos que perforan el xilema, hongos que emiten toxinas y reducen la cohesión… o simplemente, la fuerza de la gravedad.
En el interior del tubo del xilema juegan dos fuerzas contrapuestas. La tensión-cohesión, que impulsa el agua hacia arriba, y la gravedad, que empuja hacia abajo. Cuando la altura de la planta es muy baja, hay poco agua en los conductos, pesa poco, la gravedad genera poca fuerza y la tensión-cohesión hacer subir el agua sin obstáculos. Pero cuando la altura es desmesurada, el mismo peso del agua puede hacer que la tensión-cohesión sea insuficiente para superar la gravedad, y el árbol sufra la cavitación. El grosor también importa: tubos más finos llevan menos cantidad de agua, y con menos peso, menos fuerza gravitatoria: se alcanza más altura.
Dicho de otro modo, análogamente, es más fácil beber con una pajita corta o fina, que con una muy larga o gruesa.
La altura máxima
Teniendo todo esto en cuenta, se puede hacer una aproximación teórica sobre cuál es la altura máxima que puede alcanzar un árbol. Estaría condicionada por la altura a la que, en los tubos del xilema, la fuerza de la gravedad se iguala a la fuerza de tensión cohesión del agua. Esa altura que, si se supera, la planta sufre cavitación. En tubos del xilema más delgados, y con estomas más pequeños, la altura será mayor. Así pues, la altura máxima teórica no será la misma para todas las especies de árboles: según los rasgos específicos que tenga ese árbol, podrá alcanzar una altura distinta. Por lo tanto, es lógico pensar que los mejores candidatos para este cálculo sean las secuoyas y los secuoyadendros.
Con tantas variables en juego, es muy difícil realizar un cálculo exacto, pero sí contamos con algunas aproximaciones muy interesantes. Según un equipo de investigación liderado por George W. Koch de la Universidad de Arizona Norte, el máximo teórico que podría alcanzar una secuoya en condiciones óptimas es de entre 122 y 130 metros de altura, como indica su publicación en la revista científica Nature. Un dato más preciso arrojó Christophe Domec y colaboradores, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en una publicación para la revista estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences. La altura máxima teórica de una conífera, según el estudio, sería de 138 metros.
Referencias:
• Domec, J.-C. et al. 2008. Maximum height in a conifer is associated with conflicting requirements for xylem design. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(33), 12069-12074. DOI: 10.1073/pnas.0710418105
• Hopkin, M. 2004. Height limit predicted for tallest trees. Nature, news040419-5. DOI: 10.1038/news040419-5
• Koch, G. W. et al. 2004. The limits to tree height. Nature, 428(6985), 851-854. DOI: 10.1038/nature02417
• Solomon, E. P. et al. 2013. Biología (9a). Cengage Learning Editores.
• Steudle, E. 2001. The cohesion-tension mechanism and the acquisition of water by plant roots. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 52(1), 847-875. DOI: 10.1146/annurev.arplant.52.1.847
Fuente: https://www.muyinteresante.es/naturaleza/61784.html