Dendrocronología


Dendrocronología

Dendrocronología

La dendrocronología, del griego δένδρον (árbol) e χρονος (tiempo) y λογότυπα (estudio) es la ciencia que se ocupa de la datación exacta de los anillos de crecimiento de las plantas arbóreas y arbustivas leñosas. Basada en el patrón de crecimiento de anillos, la dendrocronología analiza patrones espaciales y temporales de procesos biológicos, físicos o culturales . Esta técnica fue inicialmente desarrollada durante el siglo XX por A. E. Douglass, fundador del Laboratory of Tree-Ring Research (Laboratorio de Investigación de los Anillos de los Árboles) en la Universidad de Arizona. Gracias a ella, es posible fechar de forma exacta la edad de la madera.

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Contenido

Antecedentes Históricos

Theophrastus (322 a.C.), en su libro “Historia de las Plantas”, fue el primero en mencionar la existencia de los anillos de árboles y el hecho de que se formen anualmente, aunque esto último no fue aceptado por los botánicos hasta principios del siglo XIX . En el siglo XV, Leonardo da Vinci reconoció la relación entre los anillos y las precipitaciones atmosféricas en el periodo vegetativo: “Los anillos en los troncos de árboles cortados muestran los años y, según su espesor, años más o menos secos…” El uso de los anillos de crecimiento para datar fenómenos climáticos comenzó en Francia en 1737, con Duhamel y Bufol y en 1745 en Suecia Linnneus, quienes contando los anillos hacia el pasado dataron una fuerte helada ocurrida en 1708-09, usando un sólo ejemplar. Más tarde, en 1783, Burgsdorf (padre del cofechado según Studhalter) examinó varios ejemplares y llegó a la misma conclusión, En 1827 Twining redescubrió este fenómeno. Él se dio cuenta de que cada árbol llevaba, durante todo el periodo de su crecimiento, un record de las estaciones y que todos los árboles de un mismo lugar “contaban la misma historia”. A partir de allí varios botánicos comenzaron a estudiar los anillos de árboles como potencial herramienta para conocer la historia de los bosques. En la segunda mitad del siglo XIX Hartig impulsó enormemente la investigación dendrocronología en Europa gracias a una clara concepción del desarrollo de los anillos a través de un detallado estudio sobre los efectos de las heladas y de los daños por actividad de insectos. Sin embargo, la dendrocronología como ciencia, debe ser atribuida al astrónomo americano A.E. Douglass. A la edad de 27 años, Douglass estaba trabajando en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona. Él pensaba que la actividad de las manchas solares podían influenciar el clima en la tierra y estaba buscando relación entre la actividad cíclica de las manchas solares y el comportamiento de las precipitaciones. En el 1914 logró construir una cronología compuesta de 500 años de Pinus ponderosa y en 1937 fundó el “Laboratory of Tree-Ring Research” en la Universidad de Arizona. En Europa fue el biólogo alemán Bruno Huber quien comenzó a desarrollar esta disciplina durante la primera mitad del siglo XX, pero pasaron más de 30 años de la fundación del primer laboratorio para que se establecieran institutos semejantes en el resto del mundo.

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Debido a la escasez y discontinuidad de la base de datos meteorológicos, su búsqueda lo llevó a buscar periodos en las secuencias de anchos de anillos que tuviesen relaciones con la actividad solar en la formación de las manchas solares; descubrió entonces en 1901 una posible relación entre los factores climáticos y el crecimiento radial de árboles. Observó que se podía incluso determinar el año calendario exacto a aquellas muestras de edad desconocida, correlacionándolas con una cronología ancho de anillos previamente fechada.

Diferentes disciplinas

La dendrocronología resulta compuesta por numerosas sub-disciplinas, según la información que se quiere obtener de las series dendrocronológicas.

Dendroarqueología

Se encarga de fechar el último anillo formado en maderas arqueológicas para determinar, por ejemplo, el año exacto en el cual un árbol fue abatido, transportado, trabajado y usado en la construcción de edificios u objetos. En muchos casos es una herramienta complementaria que permite verificar si los demás elementos hallados en ciertos sitios históricos han sido bien fechados.

Dendroecología

Utiliza anillos de crecimiento fechados para estudiar problemas ecológicos y ambientales. La información que brindan las cronologías de anchos de anillos se pueden aplicar al estudio de eventos ecológicos específicos; disturbios pasados del bosque y su significancia (ej. Ataque de plagas, eventos de fuego); identificación de variaciones poblacionales animales relacionadas con el clima y comportamiento de dichos animales, entre otras. Según Schweingruber la dendroecología incluye todas las ramas de la ciencia involucradas en reproducir algún tipo de información ambiental a partir de secuencias de anillos de árboles, dentro del campo de la climatología, hidrología, geomorfología, glaciología, nivología, etc.

Dendrohidrología

Utiliza anillos anuales datados para estudiar y fechar problemas hidrológicos, tales como el caudal de los ríos, los cambios de nivel de agua en lagos y embalses, y la historia de las inundaciones.

Dendrogeomorfología

A partir de anillos de crecimiento estudia procesos geomorfológicos tales como movimientos y deslizamientos de terreno, procesos de solifluxión, etc. Dendroglaciología: utiliza anillos anuales datados para estudiar y fechar la actividad de los glaciares.

Dendroclimatología

El objetivo de esta disciplina, la más desarrollada dentro de la dendrocronología, es estudiar y reconstruir el clima del pasado y del presente, a partir de secuencias de anillos de árboles. Harold C. Fritts es un clásico en el estudio de la dendrocronología aplicada a las reconstrucciones climáticas; una de sus mayores contribuciones es el libro “Tree Rings and Climate”. Otro gran referente es Edward Cook, quien desarrolló en su tesis de doctorado los modelos estadísticos basados en series temporales de anillos de árboles. Luego Richard Holmes se encargó de elaborar los programas de computadora para la manipulación de los datos en base a los modelos estadísticos de Cook. Una gran diferencia con otras ciencias que analizan datos paleoclimáticos es la precisión que se logra al llegar a la fecha exacta en que ocurrió el suceso en cuestión. Indudablemente el trabajo de Cook y Holmes ha contribuido sustancialmente a la precisión y sencillez de esta técnica.

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Descripción

La mayoria de los árboles de zonas templadas del planeta generan, bajo la corteza, un anillo de crecimiento cada año. Mas aun, muchos cientificos han demostrado la naturaleza anual de algunas especies de árboles tropicales.

Durante toda la vida del árbol, se forma un registro anual que refleja las condiciones climáticas en las cuales ha crecido. Una humedad adecuada y una estación de crecimiento prolongada producen anillos anchos. Un año de sequía produce uno muy estrecho.

Los árboles de la misma región tienden a desarrollar, para un mismo periodo, los mismos patrones de espesor de los anillos. En árboles que han crecido en la misma área geográfica y bajo similares condiciones climáticas, estos patrones pueden ser comparados y emparejados anillo a anillo. De esta manera pueden establecerse cronologías al unir los patrones de árboles que han vivido en periodos anteriores. Así, una madera antigua puede ser emparejada con cronologías conocidas (una técnica denominada datación cruzada) y su edad determinada de forma precisa. En un principio, la datación cruzada se hacía de forma visual. Actualmente, los ordenadores se encargan de efectuar el emparejamiento estadístico.

Para eliminar variaciones individuales en el crecimiento del árbol, los dendrocronólogos toman la media del espesor de los anillos de varios árboles y forman una historia anular. Este proceso se denomina réplica. Una historia anular que empieza y termina en fechas desconocidas se denomina cronología flotante. Para anclarla en el tiempo, debería hacerse coincidir la sección inicial o final de la misma con otra historia cuyas fechas fueran conocidas.

Metodología dendrocronológica

Para analizar los anchos de anillos, se utilizan muestras de barreno, extraídas a una altura de 1.30 m y rodajas. Luego las muestras se dejan en laboratorio de manera tal que lleguen a un equilibrio con las condiciones igrotérmicas del ambiente. Las muestras, en un segundo momento, se ponen en una porta-muestra con los anillos perpendiculares al plan de soporte y luego se lijan, de manera tal que se puedan evidenciar los anillos. La lectura de los anillos se efectúa siempre en dirección radial, desde el cámbium hacia en interior. Las lecturas de las muestras se definen como “cronología elementales”. Para verificar la precisión de la lectura, y también para relevar la presencia de anomalías xilológicas, como anillos faltantes o falsos anillos, las cronologías elementales se confrontan a través de procesos de sincronización visual y estadística: a esto se denomina “cofechado”, principio básico de la dendrocronología y técnica que asegura que a cada anillo se le ha dado la fecha exacta de su formación. Se logra ajustando patrones de anillos anchos y estrechos entre tarugos del mismo árbol y de árboles del mismo sitio o región. Una vez que las cronologías elementales presenten un buen grado de sincronización, se puede proceder con el análisis de las mismas. Luego las cronologías se promedian aritméticamente a fin de obtener una cronología representativa del sitio examinado.

Desarrollo de la dendrocronología en las últimas décadas

Antes de describir algunos ejemplos de los diferentes aportes de esta disciplina, es conveniente resaltar el aumento en la importancia de la misma en los últimos tiempos. Una de las formas de apreciar este aumento es tomar en cuenta la cantidad de publicaciones en revistas científicas del mundo. Se observa un crecimiento exponencial con una magnitud de 3.5 veces más publicaciones que en la década del 70, estabilizándose en las últimas dos décadas en 300 a 350 publicaciones científicas por año. En Sud América este aumento comenzó algo más tarde, durante 1980 y 1990, cuando comenzaron a formarse muchos dendrocronólogos en Chile y Argentina y por lo tanto las investigaciones en temas dendrocronológicos y el número de publicaciones crecieron exponencialmente.

Cronologías de miles de años

El avance en el conocimiento de la técnica y la existencia de algunas especies muy longevas han permitido elaborar extensas cronologías a partir de los anillos de crecimiento. El pino “Bristlecone” (Pinus longaeva y P. aristata) es la especie más longeva del mundo, crece en California, Estados Unidos. Presenta crecimiento lento y gran producción de resina, lo que le confiere gran resistencia a hongos y por lo tanto buena conservación. Usando esta especie se han logrado elaborar cronologías de más de 8000 años.

Reconstrucción climática

F cupressoides.jpg

Gracias a la dendrocronología ha sido posible reconstruir las variaciones climáticas a lo largo de los últimos siglos, herramienta muy valiosa sobre todo en América del Sur donde, debido a problemas estructurales, los registros climáticos no cubren todo el territorio y no abarcan gran extensión temporal. Por ejemplo, a partir de cronologías de la segunda especie más longeva del mundo, Fitzroya cupressoides (Alerce), endémica del sur de Chile y Argentina, se realizó la reconstrucción de temperatura más larga publicada hasta la fecha de 3622 años. Gracias a esta reconstrucción se pudieron datar, además, incendios y turnos de cortas de esta especie, contribuyendo así a la conservación de la misma, explotada por años debido a su gran valor maderero.

Manejo sostenible

La dendrocronología resulta además una herramienta muy útil en los estudios de manejo forestal sustentable. A diferencia de la metodología de las PPM (parcelas permanentes de muestreo), la dendrocronología permite obtener, de manera fácil, a corto plazo y económica, datos sobre el incremento anual de crecimiento más precisos que la simple toma, a lo largo de los años, de los valores de diámetro de troncos. De esta manera es posible calcular la velocidad de crecimiento radial y deducir entonces los volúmenes aprovechables de madera por hectárea y los turnos de corta.

Isótopos

Comparando la relación 12C-13C en anillos de crecimiento, se puede analizar la eficiencia en el uso de agua por parte de las plantas en sucesivos años. La relación 16O-18O comparada con 12C-13C permite deducir, por ejemplo, si un aumento en la eficiencia en el uso de agua esta relacionado a un aumento en la tasa fotosintética para el periodo estudiado. Otra de las aplicaciones es la relación Hidrógeno-Deuterio que permite conocer la fuente de agua que una especie está utilizando, por ejemplo si absorbe agua freática o agua de superficie en diferentes años.

Aporte a la Bioclimatología

La dendrocronología permite, además, una nueva localización de franjas bio-climáticas altidudinales y espaciales gracias a la relación existente entre crecimiento radial y factores climáticos.Varios estudios han sido desarrollados en Europa a través de Fagus sylvatica L., que presenta históricamente una buena respuesta al clima. Generalmente se acepta que la franja altitudinal del bosque está determinada por la temperatura de la estación de crecimiento, pero estudios en regiones subtropicales de Argentina sugieren que, en estas latitudes, son las precipitaciones las que controlan el crecimiento en altitudes elevadas.

Proxy – teledetección- ndvi

En los últimos años además, la dendrocronología ha sido utilizada como un Proxy valioso para la reconstrucción de variaciones de la biomasa y de la productividad primaria, en un marco de estudio sobre el Cambio Climático Global y/o sobre variaciones en las últimas décadas del estado de la vegetación. Gracias al uso de índices verdes como el NDVI, las relaciones encontradas entre crecimiento y clima y productividad y clima han permitido reconstruir hacia el pasado las variaciones del NDVI, que se pueden medir solo por las últimas 2 ó 3 décadas debido a la presencia de imágenes satelitales para el mismo periodo.

Desafíos

Una de las limitaciones de esta técnica es encontrar especies que formen anillos con resolución anual, donde sea posible distinguir los anillos anuales y poder así fechar correctamente las muestras y construir cronologías. Esto es especialmente difícil en zonas tropicales húmedas debido a la uniformidad climática anual. El reciente descubrimiento de especies que pueden ser utilizadas en estudios de tal tipo, como Centrolobium microchaete acentúa el desafío en zonas tropicales húmedas.

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En regiones tropicales y subtropicales áridas (particularmente en el Altiplano Andino) se ha logrado desarrollar recientemente cronologías extensas y con marcada señal climática, a partir de Polilepys tarapacana. Es importante incluir más especies y sitios en estas regiones, para comparar con registros del resto del continente y entender mejor los regímenes de precipitación y fenómenos de circulación atmosférica. Por último, si bien existe una gran cantidad de estudios en zonas templadas y subtropicales, hay todavía muchas regiones donde no se han realizado cronologías a partir de anchos de anillos, principalmente en el hemisferio Sur. Incluso en regiones donde se disponen de algunas reconstrucciones se hace necesario extender los registros existentes a fin de poder entender mejor los procesos involucrados. Las especies arbustivas leñosas son de interés en zonas más áridas o con escasez de árboles; avances en este sentido son también necesarios debido a la poca importancia que se ha dado a estas especies. Resulta de gran interés ampliar los estudios dendroecológicos a fin de entender mejor la relación entre los procesos fisiológicos y la señal que manifiestan los anillos, para poder comprender además la estabilidad de esta señal en el tiempo. Los anillos reflejan mejor su historia y la de su ambiente, en la estación de crecimiento, por lo tanto la información de lo sucedido durante la estación fría es menos confiable. Esta técnica tiene resolución anual, es decir que se hace mucho más difícil estudiar o analizar sucesos mensuales. Surgen además otras limitaciones pero no provienen de la técnica misma como la necesitad de obtener muestras de parques nacionales, sobre todo cuando es necesario muestrear rodajas enteras (ej. Algarrobo). Otra dificultad es representada por las características de la madera, a veces muy dura y que exige utilizar herramientas como motosierra o barreno a motor.

Bibliografía

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www.pages.unibe.ch/science/...sa/.../Lopez%20Callejas_PAGES.ppt.; http://www.pages.unibe.ch/science/lotred-sa/data/AbstractsMalargueMeetingOct2006.pdf


Véase también

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