El frutero sabe más que tú sobre cómo arden las plantas

En un artículo que hemos publicado recientemente en abierto en la revista Frontiers y Plant Science hemos demostrado la existencia de un "efecto no aditivo" en la inflamabilidad de las mezclas de especies cuando son sometidas a ensayos de laboratorio. Este resultado, que no necesariamente tiene implicaciones a escala monte o paisaje, abre la puerta a futuras investigaciones. Es una de las razones por las que hemos decidido publicar en esta revista. Son resultados que posiblemente se queden en mera curiosidad científica y que estarían en la "frontera" del conocimiento en este campo ya que aún hay muchas incógnitas por resolver al respecto. Pero ¿qué es eso del "efecto no aditivo" y por qué puede ser importante en la inflamabilidad? Quizás tu frutero te lo pueda explicar.

Fuente

En biología se puede definir que existe un efecto aditivo cuando 2+2=4, esto es, cuando estás estudiando cómo cambia una variable con respecto a otra y observas que el aumento de una es proporcional a la otra. En otras palabras, cuando aritméticamente el efecto es el esperado. Un ejemplo cotidiano: si en el mercado los tomates "pera" están a un euro el kilo y los tomates "raf" a 3 a euros el kilo, lo esperado es que el/la frutero/a te cobre 4 euros si te llevas un kilo de cada variedad ¿qué pasa si te cobra 3,50 euros? Pues que el descuento que te ha aplicado implica un "efecto no aditivo" en el precio que no necesariamente implica una reducción proporcional en el precio de cada producto por separado, sino que llevarte 2 Kg a la vez de dos variedades diferentes es "otro producto" diferente a llevarse un día una variedad y otro día otra variedad. Esto es lo que hemos demostrado en este artículo ¿es la inflamabilidad de una mezcla de especies la esperada de acuerdo a su peso en la mezcla? Dicho en otras palabras ¿la inflamabilidad de una mezcla de especies es como si fuera otra "especie diferente" cuyas propiedades no son directamente predecibles por el peso proporcional de las especies que la componen?

Para ello hemos realizado mezclas de dos especies de árboles con inflamabilidades muy contrastadas: especies de la familia Cupresacea (ciprés y sabina), caracterizadas por tener altos tiempos de ignición (les cuesta arder) pero gran poder energético cuando arden; y especies del género Quercus (encina y quejigo), caracterizadas por tener tiempos de ignición variables pero con menor poder energético en fase de llama. Se han realizado ensayos de inflamabilidad por separado de cada una de ellas sometiéndolas a un foco de calor radiante equivalente al de un incendio de intensidad media-alta (50 kW/m2) con la metodología que hemos descrito en anteriores entradas. A continuación se han repetido los ensayos con mezclas de sabina y quejigo (bosque mixto de la zona centro de España, en la provincia de Guadalajara) y mezclas de ciprés y encina (bosque mixto de la zona centro-norte de Italia, en la región de Toscana). Las mezclas se reconstruyeron artificialmente incluyendo 25%, 50% y 75% en peso de cada especie. Por tanto obtuvimos datos de inflamabilidad para el 100% en peso de Cupresacea, 25% de Cupresacea+75% de Quercus, "fifty-fifty", 75% de Cupresacea+25% de Quercus y 100% de Quercus. Este diseño experimental se repitió en los dos ecosistemas estudiados, bosque mixto de sabina-quejigo y bosque mixto de ciprés-encina, y se realizaron los tests tanto en hojarasca procedente del suelo como para las hojas vivas de las copas de los árboles.

Ecosistemas estudiados: (a) Bosque mixto de ciprés-encina (b) Bosque mixto de sabina-quejigo

Muestras de las especies ensayadas en dos ecosistemas diferentes: (a y b) Encina+ciprés procedente de Toscana (Italia)
 (c y d) Quejigo+sabina procedente de Guadalajara (España)

Espero que no os hayáis perdido demasiado en este pequeño follón metodológico. Lo interesante viene ahora cuando os comente los resultados. Como ya anticipa el título del artículo, que hace un poco de "spoiler", obtuvimos que el comportamiento de las mezclas de especies era diferente al esperado en relación al peso de la muestra, esto es, que existe un efecto no aditivo ¿en qué sentido? ¿se produce un rebaja como la que nos hizo el frutero con lo tomates? Pues los resultados sugieren que se producen cambios diferentes a los esperados en algunos parámetros de la inflamabilidad y de manera diferente en los dos ecosistemas. En general, la presencia de mayor proporción de Quercus hace disminuir los tiempos de ignición por debajo de lo esperado (aumenta la ignitabilidad o facilidad de ignición de la mezcla) y la presencia de mayor proporción de Cupresaceas hace aumentar la energía emitida en fase de llama por encima de lo esperado. Esto se cumple más claramente en el ecosistema Encina-Ciprés que en el Quejigo-Sabina. El efecto no aditivo ya se había demostrado en otros estudios en combustibles muertos, pero en este trabajo hemos demostrado por primera vez que también es cierto para las hojas vivas de las copas de los árboles, al menos parece cumplirse significativamente en uno de los ecosistemas descritos.

¿Qué implicaría esto a efectos prácticos? Pues que en determinados ecosistemas la mezcla de especies podría generar una inflamabilidad diferente a la esperada y que por tanto la caracterización de la inflamabilidad de las especies por separado podría no ser un buen método para comparar dicha inflamabilidad con las masas puras. Es una prueba más de que los rankings de inflamabilidad obtenidos a escala de laboratorio ofrecen una visión muy limitada del comportamiento del fuego en campo y por tanto son meramente orientativos incluso cuando se hacen con metodologías minuciosas como la descrita en esta entrada. Esto obliga a diseñar experimentos muy cuidadosamente y huir de las "listas" de especies ya que, como sabemos, en el campo es raro que tengamos una sola especie, siempre encontraremos algo de mezcla en mayor o menor medida, al menos en los combustibles de superficie porque siempre suele existir matorral acompañante. Lo mismo podríamos decir de las especies de jardinería en la interfaz: si arde ciprés en un seto con mezcla de especies la energía producida por el mismo podría hacer inútil la resistencia a la ignición de otras plantas menos inflamables como la yedra o plantas crasas que formen parte del seto. Aunque, en general, podemos decir que la cadena se rompe por el eslabón más débil, esto es, en una mezcla de especies tenderá a expresarse la característica más desfavorable de la inflamabilidad de las especies presentes, por otro lado, la presencia de especies menos inflamables en una mezcla con especies inflamables podría modular o suavizar su energía emitida, en esos casos supondría un beneficio respecto a la masa pura de una especie muy inflamable. Por ejemplo la hojarasca de las masas puras de pinar son más inflamables que las de las masas mixtas de pinar-encinar porque la mayor presencia de encina hace que aumente la densidad aparente (hojarasca más compacta). Estaría por comprobar a partir de qué proporción esto es eficaz para reducir el potencial inflamable de la hojarasca de pino y si se cumple también el efecto no aditivo aquí descrito. Por tanto parce necesario un estudio de la inflamabilidad de las masa mixtas para conocer si son realmente menos inflamables o, por el contrario, son más vulnerables a la aparición del fuego. Esto es especialmente crítico en ecosistemas con pocas adaptaciones al fuego como los estudiados en este artículo.

Como veis, muchas incógnitas en la frontera de nuestro conocimiento (al menos del mío) que obliga a replantear algunas de las líneas de investigación que nos habíamos propuesto hace unos años. Pero así es la ciencia y así es también la ciencia del fuego, amigos y amigas. Y así debe de seguir siendo...Tu frutero ya lo sabía, ahora lo sabemos el resto de los mortales

Referencia: Della Rocca G., Danti R., Hernando C., Guijarro M., Madrigal J. (2018) Flammability of two mediterranean mixed forests: study of non-additive effect of fuel mixtures in laboratory. Front Plant Sci 9:825

Disponible open access en https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.00825/full