Reaching heights of over 100 meters, Californian sequoias tower over Earth’s other estimated 60,000 tree species. Growing in the misty Sierra Nevada mountains, their massive trunks support the tallest known trees in the world. But even these behemoths seem to have their limits. No sequoia on record has been able to grow taller than 130 meters – and many researchers say these trees won’t beat that cap even if they live for thousands of years to come. So what exactly is stopping these trees from growing taller, forever?
Con más de 100 metros de altura, las secuoyas de California son más altas que las demás 60 000 especies de árboles del mundo. Crecen en las brumosas montañas de Sierra Nevada y sus masivos troncos sostienen los árboles más altos del mundo. Pero hasta estos gigantes tienen su límite. No hay registros de que ninguna secuoya haya alcanzado más de 130 metros de altura, y muchos investigadores sostienen que estos árboles no superarían ese límite por más que viviesen miles de años. Entonces ¿qué es exactamente lo que detiene el crecimiento de estos árboles?
It all comes down to sap.
Todo se reduce a la savia.
In order for trees to grow, they need to bring sugars obtained from photosynthesis and nutrients brought in through the root system to wherever growth is happening. And just like blood circulates in the human body, trees are designed to circulate two kinds of sap throughout their bodies – carrying all the substances a tree’s cells need to live. The first is phloem sap. Containing the sugars generated in leaves during photosynthesis, phloem sap is thick, like honey, and flows down the plant’s phloem tissue to distribute sugar throughout the tree. By the end of its journey, the phloem sap has thinned into a watery substance, pooling at the base of the tree.
Para crecer, los árboles necesitan usar el azúcar obtenida vía fotosíntesis y nutrientes que suben desde la raíz hasta las partes en desarrollo de la planta. Y así como la sangre circula por el cuerpo humano, el diseño de los árboles cuenta con dos tipos de savia que circulan por su cuerpo y transportan todas las sustancias que las células del árbol necesitan para vivir. Una de ellas es la savia elaborada. Como contiene los azúcares generados en las hojas durante la fotosíntesis, la savia elaborada es espesa, como miel, y circula por el tejido floemático de la planta distribuyendo el azúcar a todo el árbol. Hacia el final de su recorrido, la savia elaborada se diluye y se vuelve una sustancia acuosa, y se empoza en la base del árbol.
Right beside the phloem is the tree’s other tissue type: the xylem. This tissue is packed with nutrients and ions like calcium, potassium, and iron, which the tree has absorbed through its roots. Here at the tree’s base, there are more of these particles in one tissue than the other, so the water from the phloem sap is absorbed into the xylem to correct the balance. This process, called osmotic movement, creates nutrient-rich xylem sap, which will then travel up the trunk to spread those nutrients through the tree. But this journey faces a formidable obstacle: gravity. To accomplish this herculean task, the xylem relies on three forces: transpiration, capillary action, and root pressure.
Junto al floema se encuentra el otro tipo de tejido del árbol: el xilema. Este tejido está cargado de nutrientes e iones como calcio, potasio y hierro absorbidos por el árbol a través de sus raíces. En la base del árbol, un tejido tiene mayor cantidad de estas partículas que el otro. El agua de la savia elaborada es absorbida por el xilema para corregir el balance. Este proceso, denominado ósmosis, produce savia bruta rica en nutrientes que circula por el tronco hacia todo el árbol para distribuir los nutrientes. Pero este recorrido debe enfrentarse a un formidable obstáculo: la gravedad. Para completar esta tarea hercúlea, el xilema cuenta con tres fuerzas: la transpiración, la capilaridad y la presión radical. Como parte del proceso de fotosíntesis, las hojas abren y cierran los estomas.
As part of photosynthesis, leaves open and close pores called stomata. These openings allow oxygen and carbon dioxide in and out of the leaf, but they also create an opening through which water evaporates. This evaporation, called transpiration, creates negative pressure in the xylem, pulling watery xylem sap up the tree. This pull is aided by a fundamental property of water called capillary action. In narrow tubes, the attraction between water molecules and the adhesive forces between the water and its environment can beat out gravity. This capillary motion is in full effect in xylem filaments thinner than human hair. And where these two forces pull the sap, the osmotic movement at the tree’s base creates root pressure, pushing fresh xylem sap up the trunk. Together these forces launch sap to dizzying heights, distributing nutrients, and growing new leaves to photosynthesize – far above the tree’s roots.
Estas aberturas permiten el ingreso y egreso del oxígeno y del CO₂ en la hoja, y permiten además que el agua se evapore. Esta evaporación, conocida como transpiración, origina una presión negativa en el xilema que hace que la savia bruta acuosa ascienda por el árbol. Este proceso cuenta con la ayuda de la capilaridad, una propiedad del agua. En tubos angostos, la atracción entre las moléculas de agua y las fuerzas adhesivas entre el agua y su entorno puede vencer la fuerza de gravedad. Este movimiento capilar se da dentro de los filamentos del xilema, que son más finos que el cabello humano. Cuando estas dos fuerzas hacen ascender la savia, la ósmosis en la base del árbol crea presión radical y empuja la savia bruta hacia arriba, a través del tronco. Conjuntamente, estas fuerzas lanzan la savia a grandes alturas distribuyendo así nutrientes y haciendo crecer nuevas hojas para la fotosíntesis en lo alto del árbol.
But despite these sophisticated systems, every centimeter is a fight against gravity. As trees grow taller and taller, the supply of these vital fluids begins to dwindle. At a certain height, trees can no longer afford the lost water that evaporates during photosynthesis. And without the photosynthesis needed to support additional growth, the tree instead turns its resources towards existing branches.
Pero a pesar de estos sistemas sofisticados, cada centímetro que asciende debe luchar contra la gravedad. A medida que los árboles crecen más y más, el suministro de estos fluidos esenciales comienza a menguar. A determinada altura, los árboles ya no resisten la pérdida de agua que se da por evaporación durante la fotosíntesis. Y sin la fotosíntesis para sostener este crecimiento adicional, el árbol destina sus recursos a las ramas existentes.
This model, known as the “hydraulic limitation hypothesis,” is currently our best explanation for why trees have limited heights, even in perfect growing conditions. And using this model alongside growth rates and known needs for nutrients and photosynthesis, researchers have been able to propose height limits for specific species. So far these limits have held up – even the world’s tallest tree still falls about fifteen meters below the cap. Researchers are still investigating the possible explanations for this limit, and there may not be one universal reason why trees stop growing. But until we learn more, the height of trees is yet another way that gravity, literally, shapes life on Earth.
Este modelo, conocido como "hipótesis de la limitación hidráulica", es la mejor explicación actual de por qué los árboles tienen una altura límite incluso en perfectas condiciones de crecimiento. Al emplear este modelo junto con índices de crecimiento y requisitos específicos de nutrientes y fotosíntesis, los investigadores han propuesto límites de altura para especies específicas. De momento, estos límites se han demostrado. Hasta los árboles más altos se encuentran unos 15 metros por debajo del límite. Los investigadores continúan investigando las posibles explicaciones de este límite, y quizá no haya una única razón por la que los árboles dejan de crecer. Pero, hasta que aprendamos más, la altura de los árboles es una de las formas en que la gravedad moldea, literalmente, la vida en la Tierra.