El khejri: teledetección y modelos alométricos para medir su carbono

Un equipo de la Universidad Sultán Qaboos combina teledetección, aprendizaje automático y ecuaciones alométricas para calcular cuánto carbono almacena el khejri. Cada ejemplar estudiado retenía 97,89 kilogramos de carbono en su biomasa aérea.

El árbol cayó con la lentitud de todo lo que pesa. Antes de derribarlo, los técnicos habían medido su diámetro, su altura y el vuelo de su copa; después, ya en el suelo, lo dividieron en tres montones —tronco, ramas, hojas— y lo izaron con una grúa para pesarlo entero. La cifra resultante fue de 208,3 kilogramos de biomasa aérea, de los cuales 97,89 correspondían a carbono puro: el que el ejemplar había ido fijando en su madera a lo largo de años de sequía, rocío nocturno y calor extremo. No había otra forma de saberlo con exactitud. Para contar lo que un árbol guarda, primero hay que tumbarlo.

El árbol en cuestión era un Prosopis cineraria (L.) Druce, al que en la península arábiga llaman ghaf y en el desierto de Thar, la franja árida que se reparte entre India y Pakistán, conocen como khejri. Es una especie capaz de medrar donde casi nada medra: en suelos arenosos y alcalinos, en las depresiones entre dunas, con precipitaciones que rara vez superan los 250 milímetros anuales. Su estrategia no está en la superficie, sino debajo. La raíz principal del khejri puede hundirse hasta 35 metros —la altura de un edificio de doce plantas— para alcanzar la humedad que la arena esconde lejos del sol. El género al que pertenece se extiende por las regiones áridas y semiáridas de Asia, desde Omán y la península arábiga hasta Irán, Afganistán, Pakistán y la India, y aparece tanto en los bosques espinosos del desierto como en las formaciones de dunas.

Medir cuánto carbono atesoran árboles como este ha dejado de ser un ejercicio botánico para convertirse en una herramienta de política climática. Los inventarios forestales, los mercados de emisiones y los planes de reforestación dependen de una pregunta aparentemente sencilla —cuánto dióxido de carbono retira un árbol de la atmósfera— que resulta endiabladamente difícil de responder en un desierto. Un equipo de la Universidad Sultán Qaboos, con la colaboración de Petroleum Development Oman, ha intentado cerrar esa brecha combinando lo antiguo y lo nuevo: la ecuación alométrica de toda la vida y la teledetección por satélite. El resultado se ha publicado en la revista Sustainability.

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Un árbol que sostiene un desierto

El khejri no es solo un árbol resistente. Forma parte de un entramado ecológico que sostiene dunas y comunidades. Es la única especie del género Prosopis nativa del sultanato de Omán, donde suele aparecer en bosquecillos aislados, casi como un monocultivo natural de escasa diversidad arbórea. Sus raíces albergan nódulos capaces de fijar el nitrógeno del aire, y su hojarasca devuelve materia orgánica a un suelo que, de otro modo, sería arena estéril. Ambos rasgos lo convierten en un compañero codiciado de los cultivos: bajo su sombra, la tierra es más fértil y retiene mejor la humedad.

La fijación de nitrógeno merece un aparte. La mayoría de las plantas depende del nitrógeno disponible en el suelo, un nutriente escaso en los desiertos. El khejri, como otras leguminosas, hospeda en sus raíces bacterias capaces de transformar el nitrógeno atmosférico en formas asimilables. Es una fertilización gratuita y continua, que enriquece la tierra a su alrededor y explica por qué en muchas zonas los agricultores lo dejan crecer en medio de sus parcelas en lugar de arrancarlo.

A ello se suma una arquitectura llamativa. La corteza es oscura y agrietada, como curtida por décadas de sol. Las flores brotan en espigas colgantes de entre 5 y 12,5 centímetros, racimos de un amarillo intenso que un solo árbol puede producir por millones: se han contado hasta diez millones de flores en un único ejemplar a lo largo de un año, aunque no todas cuajan en vaina. Esa exuberancia no es un capricho reproductivo, sino la apuesta de una especie que juega contra la aridez y no puede permitirse fallar dos temporadas seguidas.

A cambio, el árbol presta servicios difíciles de cuantificar. Fija el suelo y frena la erosión, da cobijo a la fauna del desierto y ofrece a las comunidades rurales madera y vainas para leña y forraje. Nada de eso lo libra de las amenazas. La urbanización, el pastoreo excesivo, la extracción desaforada de agua subterránea, el cambio climático y la invasión de especies competidoras han ido estrechando su territorio. En la lista negra figura un pariente cercano, el Prosopis juliflora, introducido para ajardinar carreteras y urbanizaciones, que se distingue morfológicamente del khejri y compite con él por el mismo suelo. Por eso distintos gobiernos han aprobado normas para preservar la especie y han plantado miles de ejemplares jóvenes. No siempre con buen criterio: el estudio advierte de que plantar sin planificar puede volverse en contra.

Medir sin poder talar todo

El problema de fondo es de escala. Saber cuánto carbono hay en un bosque exige conocer primero cuánta biomasa tiene cada árbol, y la biomasa no se ve: pesa. Para obtener una cifra fiable, los científicos recurren al llamado muestreo destructivo. Derriban unos cuantos ejemplares, los trocean y los pesan, y con esas mediciones directas construyen un patrón con el que después estiman el resto. Es una técnica reconocida dentro de las metodologías del Mecanismo de Desarrollo Limpio, el sistema de compensación de emisiones que administra la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático.

Pero nadie puede talar un bosque entero para contarlo. De ahí la necesidad de las ecuaciones alométricas, que traducen datos fáciles de medir —el grosor de un tronco, su altura— en estimaciones de biomasa, y de ahí también el interés creciente por la teledetección, que aspira a hacer lo mismo sin tocar el árbol. El muestreo destructivo sigue siendo imprescindible, pero solo como punto de partida: unas pocas decenas de ejemplares bien medidos bastan para calibrar un modelo que después se aplicará a miles.

Hay, además, una cuestión de coste. Un muestreo destructivo por especie y por región consume meses de trabajo, permisos, equipo y personal. Repetirlo cada cierto tiempo para mantener actualizados los inventarios resulta inviable. Si un modelo calibrado puede sustituir en parte ese esfuerzo, el ahorro se multiplica por el número de bosques que haya que vigilar. Es exactamente la aspiración que persigue la nueva generación de herramientas de seguimiento forestal.

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El protocolo es minucioso y sigue una secuencia fija. Comienza con los permisos y la selección de los árboles; continúa con la medición de las variables biométricas en pie —altura total, altura de copa, altura del fuste, diámetro a la altura del pecho y los diámetros mayor y menor de la copa—; prosigue con la separación del tronco, las ramas y el follaje, y con el pesaje del conjunto mediante una grúa. Por último se extraen muestras de la parte leñosa, de entre 200 y 500 gramos cada una, que se pesan, se etiquetan y se envían el mismo día al laboratorio. Allí se secan en horno a entre 60 y 80 grados hasta alcanzar un peso constante: solo entonces se conoce la humedad real y, con ella, la materia seca, que es la que cuenta.

captura de carbono

Falaj Al-Mashaikh, kilómetro 268

El escenario donde se llevó a cabo el trabajo es un bosquecillo de Prosopis cineraria en la aldea de Falaj Al-Mashaikh, en la Wilayat de Jalan Bani Bu Hassan, en el sur de Omán. El lugar se sitúa en torno a los 22 grados, 9 minutos y 27,3 segundos de latitud norte y los 59 grados, 10 minutos y 42,3 segundos de longitud este, a unos 268 kilómetros de Mascate, la capital. No es un paraje cualquiera. El Omán interior es uno de los desiertos más duros del planeta, con precipitaciones anuales que oscilan entre los 50 y los 250 milímetros y veranos largos, secos y tórridos, en contraste con inviernos breves y suaves. La humedad no llega tanto de la lluvia como del rocío, que se condensa sobre todo en invierno y, muy señaladamente, de noche.

Los investigadores seleccionaron la zona mediante un muestreo aleatorio estratificado y levantaron un censo de 606 khejris de distintas clases de edad, registrando para cada uno el diámetro, la altura, la copa y las coordenadas GPS, con el apoyo de estaciones de la red local. Fue el punto de partida de todo. A partir de ahí eligieron los ejemplares que iban a derribar, midieron su biomasa real y guardaron esa información como referencia. Los árboles finalmente pesados presentaban diámetros a la altura del pecho de entre 20,7 y 28,97 centímetros.

Conviene subrayar que el khejri no es un árbol urbano ni de regadío. Crece en dunas, en depresiones arenosas, en suelos alcalinos pobres en nutrientes, y depende en buena medida del rocío nocturno, que en estas latitudes compensa la escasez de lluvia. Es, en definitiva, un especialista de la austeridad, y por eso interesa tanto a quienes buscan especies capaces de sobrevivir al clima que viene.

La aritmética de los alométricos

Una ecuación alométrica es, en el fondo, una regla de tres muy refinada. Se apoya en la idea de que ciertas partes de un árbol crecen en proporción predecible con otras: si conozco el diámetro de un tronco, puedo inferir cuánta madera sostiene. Entre las variables disponibles, el diámetro a la altura del pecho es la más socorrida, porque se mide con rapidez y con escaso margen de error, y suele ofrecer estimaciones más fiables cuando se emplea como variable única. La altura, el diámetro en la base o incluso la densidad de la madera también se han utilizado, pero el diámetro se lleva la palma.

El procedimiento, sin embargo, arrastra un lastre. Cada especie tiene su propia geometría, y cada bosque, su propio suelo y su propio clima. Las ecuaciones existentes para el género Prosopis se habían construido sobre todo para plantaciones, en particular ensayos con Prosopis juliflora, y funcionan mal cuando se aplican a masas naturales, donde cambian la composición de especies, las condiciones del sitio y la ausencia de manejo. El estudio lo comprobó al analizar la variabilidad de las ecuaciones previas: ninguna ofrecía garantías para los khejris de Omán. Hacía falta una herramienta propia, y ello obligó a los autores a construir dos.

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Satélites y aprendizaje automático

La novedad del trabajo está en el método con que fabrica esa herramienta. En lugar de conformarse con las mediciones de campo, los investigadores probaron técnicas de teledetección y aprendizaje automático para estimar la biomasa aérea y el carbono almacenado. La teledetección consiste en leer el territorio a distancia, a partir de la radiación que la vegetación refleja y que captan los sensores de satélite; el aprendizaje automático, por su parte, permite que un algoritmo aprenda la relación entre esos datos y las mediciones reales sin que nadie le dicte la fórmula de antemano. El objetivo era doble: ganar precisión y abaratar el procedimiento.

Cabe precisar qué significa aprendizaje automático en este contexto. No se trata de inteligencia artificial capaz de razonar, sino de algoritmos estadísticos que, a partir de un conjunto de ejemplos —los árboles pesados y sus correspondientes lecturas satelitales—, ajustan una función matemática. Cuantos más pares de datos reciben, mejor predicen. Para que el modelo no se engañe a sí mismo, los investigadores reservan una parte de las mediciones para entrenarlo y otra para ponerlo a prueba, y solo entonces miden su error.

El equipo desarrolló y validó dos ecuaciones nuevas. Una se apoyaba solo en mediciones de campo; la otra, designada como Model-2, incorporaba la información satelital. Esta última resultó netamente superior. Su error porcentual absoluto medio —la desviación entre lo estimado y lo medido— se quedó en un 2,6 %. El sesgo relativo fue del 5,3 %, el coeficiente de determinación R² alcanzó 0,906 y los errores absoluto medio y cuadrático medio se situaron en 0,151 y 0,189, respectivamente. En palabras llanas: el modelo acierta casi siempre y, cuando falla, falla poco. Combinar el suelo y el satélite había dado sus frutos.

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La consecuencia práctica es notable. Un método que apenas se desvía un 2,6 % permite estimar el carbono de una arboleda sin derribar un solo ejemplar, con la fiabilidad suficiente para incorporarlo a los inventarios oficiales. La teledetección no reemplaza el trabajo de campo, pero lo extiende a escalas que antes eran inalcanzables.

97,89 kilos por árbol

El pesaje directo ofreció las cifras de referencia. Cada árbol derribado rindió, de media, 208,3 kilogramos de biomasa aérea, equivalentes a un stock de 97,89 kilogramos de carbono. Llevado a dióxido de carbono —el gas que sale de chimeneas y tubos de escape—, el carbono retenido por cada ejemplar equivale a unos 0,36 toneladas, más de un tercio de tonelada que el árbol ha retirado de la atmósfera mientras crecía.

Para calibrar la magnitud conviene ponerla en perspectiva. 208 kilogramos es el peso aproximado de un piano vertical, o el de dos adultos. Poco, si se compara con una secuoya o un roble centenario. Muchísimo, si se tiene en cuenta que hablamos de un árbol que crece sobre arena, con menos de 250 litros de lluvia por metro cuadrado al año. La virtud del khejri no está en acumular más que otros, sino en lograrlo donde los demás no llegan.

Y aquí está el interés del asunto para la política climática: si un solo khejri retiene en torno a 98 kilogramos de carbono, un bosquecillo de mil ejemplares guarda decenas de toneladas que conviene contabilizar bien. La precisión deja de ser un lujo académico cuando hay presupuestos y compromisos de reducción de emisiones en juego. El estudio no solo mide; ofrece la vara con la que medir.

El dato adquiere otra dimensión al multiplicarlo. Un solo árbol es una anécdota; mil árboles son, en carbono, algo más de 97 toneladas; cien mil, cerca de diez mil toneladas de dióxido de carbono equivalente. En un país como Omán, donde la vegetación leñosa es escasa y el suelo apenas retiene materia orgánica, cada una de esas toneladas cuenta. Y contar bien es la única manera de que la contabilidad no se quede en un gesto simbólico.

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El carbono que se puede contar

El trabajo encaja en una corriente cada vez más amplia: la del seguimiento, la verificación y el informe del carbono que los bosques capturan y liberan. Los acuerdos internacionales y los mercados de emisiones necesitan cifras comparables, y conseguirlas en zonas áridas es especialmente peliagudo, porque la vegetación es dispersa y heterogénea y una estimación gruesa puede multiplicar o dividir por dos la cantidad real. Las ecuaciones alométricas clásicas exigen muestreos destructivos periódicos, caros, lentos y, tratándose de especies protegidas, directamente indeseables. La promesa de la teledetección es otra: medir sin cortar, vigilar sin arrasar, repetir la medición cada temporada a un coste decreciente.

Existe, además, un incentivo económico. Cada tonelada de carbono que un bosque deja de emitir o retira de la atmósfera puede convertirse en un crédito negociable, y esos créditos solo tienen valor si su cálculo es creíble. En los desiertos, donde la vegetación es escasa y dispersa, la línea entre lo verificado y lo supuesto es fina. Herramientas como las que propone el equipo de la Universidad Sultán Qaboos contribuyen a estrecharla.

El trabajo también lanza una advertencia. El afán por plantar árboles para compensar emisiones puede volverse contraproducente si se hace sin criterio. La propia introducción del Prosopis juliflora demuestra cómo una especie útil en un contexto puede convertirse en un problema en otro; hoy figura entre las amenazas que estrechan el territorio del khejri. Reforestar no es esparcir semillas, sino decidir qué plantar, dónde y con qué seguimiento. Los autores insisten en esa idea: la planificación, la plantación y la gestión deben ir de la mano para que los beneficios de la forestación superen a los posibles daños.

En el fondo, cada árbol derribado y pesado durante el estudio no es un ejemplar perdido, sino un fragmento de verdad convertido en patrón. Lo que se extrae del khejri medido es una regla que permitirá estimar el carbono de miles de árboles que nunca hará falta cortar. Ese es el pacto silencioso de la ciencia del carbono: sacrificar unos pocos ejemplares para no tener que sacrificar ninguno más.

En un desierto, contar el carbono es contar la resistencia. El khejri lleva siglos demostrando que se puede vivir con poco: poca agua, poca tierra fértil, poco margen. Ahora, además, puede medirse. Y en esa cifra —97,89 kilogramos por árbol, 0,36 toneladas de dióxido de carbono que no suben al cielo— cabe una lección discreta: para proteger lo que resiste, primero hay que saber cuánto pesa.