El nitrógeno determina los efectos de cambio climático en los microorganismos del suelo

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  • Una de las zonas de estudio.
    Una de las zonas de estudio.
  • Un equipo de científicos de España, Portugal y Estados Unidos ha realizado un experimento en el que demuestran el papel clave de la deposición de nitrógeno como modulador de las repuestas de los bosques templados al cambio climático

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Investigadores de España, Portugal y Estados Unidos han determinado que los efectos de cambio climático sobre el funcionamiento de los microorganismos del suelo están modulados por la deposición atmosférica de nitrógeno. De este modo, dependiendo de cuanta contaminación atmosférica de nitrógeno haya en una zona, la respuesta del sistema a los cambios esperados en las precipitaciones como consecuencia del cambio climático será diferente.

En el trabajo han colaborado Lourdes Morillas, Javier Roales y Antonio Gallardo, de la Universidad Pablo de Olavide (España); Jorge Durán, del Centro de Ecología Funcional de la Universidad de Coimbra (Portugal); Alexandra Rodríguez del Museo Nacional de Ciencias Naturales/CSIC (España), y Peter M. Groffman y Gary M. Lovett, del Cary Institute of Ecosystem Studies (Estados Unidos).

Como explica uno de los investigadores del equipo, Jorge Durán, uno de los aspectos más críticos del cambio climático es la intensificación del ciclo hidrológico en muchas zonas del planeta, es decir, un aumento de las sequías junto con tormentas más frecuentes e intensas. Esta intensificación afecta a la humedad del suelo, uno de los factores más importantes que controlan los procesos bioquímicos, con un aumento en la frecuencia de los ciclos de secado y rehumedecido.

Uno de los aspectos más críticos del cambio climático es la intensificación del ciclo hidrológico en muchas zonas del planeta

Otro componente del cambio global es el alto nivel de deposición atmosférica de nitrógeno debido principalmente al uso de combustibles fósiles y la agricultura. Según Alexandra Rodríguez, el exceso de deposición de nitrógeno puede tener serias consecuencias en los ecosistemas, como por ejemplo desbalances de los nutrientes, la acidificación del agua y del suelo, la eutrofización (una excesiva concentración de nutrientes) de ecosistemas, los aumentos en las emisiones de N2O y cambios en la capacidad de almacenamiento de carbono en los suelos.

Por otro lado, indica Lourdes Morillas, es importante tener en cuenta a los microbios como mediadores de los ciclos biogeoquímicos. “Los cambios rápidos en la humedad del suelo son estresantes para los microbios, ya que deben invertir una gran cantidad de energía y recursos para responder a ellos. Por ello, es esperable que la capacidad de los microorganismos del suelo de responder a cambios en los patrones de lluvia varíe con el estado nutricional del suelo”.

A pesar de su importancia, pocos estudios han examinado las interacciones entre la deposición de nitrógeno y los cambios en el patrón de precipitaciones, y existe una gran incertidumbre sobre cómo el aumento de nitrógeno modulará la capacidad del suelo de resistir al cambio climático. El trabajo llevado a cabo por este equipo de científicos trata de contribuir a paliar este vacío.

Experimento de adición de nitrógeno y cambios de humedad

En 1996, los investigadores del Cary Institute of Ecosystem Studies seleccionaron seis parcelas y una de cada par fue tratada regularmente con nitrógeno, en una experiencia que se ha prolongado durante 15 años. En mayo de 2012, junto con los investigadores de España y Portugal, se recolectaron muestras de estos suelos y se sometieron a cuatro tratamientos de secado y rehumedecido. En uno de ellos el suelo se mantuvo a humedad constante y, en los otros tres, los suelos se sometieron a uno, dos y cuatro eventos de secado y rehumedecido.

Jorge Durán realizando medidas de intercambio de gases de efecto invernadero entre el suelo y la atmósfera en el Cary Institute of Ecosystem Studies.

El equipo realizó antes, durante y después de la incubación una serie de técnicas de laboratorio para valorar el estado nutricional y funcional del suelo. Por ejemplo, se estimó la cantidad y diversidad de microorganismos, las tasas de mineralización de nitrógeno o la respiración microbiana.

El aumento en la deposición de nitrógeno atenuaría el impacto

A partir de este experimento, los investigadores pudieron demostrar que la capacidad de los suelos de los bosques templados de ciclar carbono y nitrógeno se verá significativamente alterada por cambios en el patrón de precipitaciones que probablemente ocurran como consecuencia del cambio climático. “El aumento de ciclos de secado y rehumedecido probablemente provocará aumentos en las cantidades de amonio y nitrógeno inorgánico total del suelo, pero disminuciones en el nitrato, debido a una disminución de la tasa de nitrificación. También provocará una disminución de la biomasa microbiana y del intercambio de gases de efecto invernadero entre el suelo y la atmósfera”, precisa Javier Roales.

El resultado más significativo del estudio, que se publicará próximamente en Global Change Biology, es el papel clave de la deposición de nitrógeno como modulador de las repuestas de estos bosques al cambio climático. Los científicos apuntan a una clara interacción entre estos dos componentes del cambio global (deposición de nitrógeno y cambio climático), de manera que el aumento de la deposición de nitrógeno “podría atenuar los impactos del esperado aumento de los ciclos de secado y rehumedecido con el cambio climático sobre importantes procesos del suelo”. Así, este tipo de estudios empíricos que evalúan la interacción de varios factores son de especial interés para la creación de modelos que puedan predecir de forma realista la respuesta de los ecosistemas al cambio global.

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