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Los científicos estudian las emisiones de gases de efecto invernadero con gran detalle

Científicos del Instituto de Ecología de la Universidad de Innsbruck en Austria han logrado estudiar las emisiones del gas de efecto invernadero N2O bajo la influencia de impactos ambientales con un nivel de detalle sin precedentes.

El estudio, que ahora ha sido publicado en ‘Science Advances’, es por tanto también un punto de partida para la creación de modelos que podrían predecir las tendencias futuras en la dinámica de las emisiones de gases de efecto invernadero de los ecosistemas bajo el cambio climático global.

El óxido nitroso (N2O) es un potente gas de efecto invernadero cuya tasa de crecimiento atmosférico se ha acelerado en la última década.

La mayoría de las emisiones antropogénicas de N2O provienen de la fertilización de suelos con nitrógeno, que se convierte en N2O a través de varios procesos abióticos y biológicos.

Un equipo de científicos, liderado por Eliza Harris y Michael Bahn, del grupo de investigación de Ecología Funcional de la Universidad de Innsbruck, ha podido rastrear en detalle las vías de producción y consumo de N2O que ocurren dentro del ciclo del nitrógeno y que, conducir finalmente a la emisión de este gas de efecto invernadero, como parte del proyecto NitroTrace, financiado por FWF.

En una instalación experimental en la Universidad de Innsbruck, se estudiaron 16 monolitos de pastizales intactos del sitio subalpino de Investigación de Ecosistemas a Largo Plazo (LTER) Kaserstattalm, en la región de Stubaital de Tirol.

Los bloques de suelo estuvieron expuestos a sequías extremas y posterior rehumectación.

Estas condiciones meteorológicas reflejan los cambios climáticos a los que están cada vez más expuestas muchas regiones del planeta, incluidos los Alpes.

«Nuestro objetivo era cuantificar el efecto neto de la sequía y la rehumectación en los procesos de formación y las emisiones de N2O, algo que actualmente se explora muy poco», dice Eliza Harris.

Contrariamente a las expectativas de los investigadores, se encontró que el proceso de desnitrificación, la descomposición del nitrato en N2O y nitrógeno molecular (N2) por microorganismos especializados, domina la producción de N2O en suelos muy secos.

Según supuestos anteriores, este proceso se lleva a cabo principalmente en suelos húmedos y pobres en oxígeno, por lo que durante la sequía se puede liberar a la atmósfera más N2O del esperado.

Los investigadores esperaban que el proceso de nitrificación predominara en suelos secos, produciendo nitrato, que es un compuesto químico importante para las plantas.

“Supusimos que si el suelo estaba seco, habría suficiente oxígeno disponible para la nitrificación. Tras un examen más detenido, pudimos detectar acumulaciones de materia orgánica que contienen nitrógeno inducidas por la sequía en la superficie de nuestras muestras de suelo e identificarlas como desencadenantes de la desnitrificación en suelos secos. Esto sugiere un papel importante para las vías de quimiodenitrificación y codenitrificación, hasta ahora poco conocidas, en las que otros procesos abióticos y bióticos conducen a la formación de N2O ”, explica Eliza Harris el sorprendente resultado.

En general, la emisión de N2O fue mayor durante la rehumectación después de una sequía extrema.

Los resultados brindan a los investigadores una visión sin precedentes del ciclo del nitrógeno y los procesos involucrados en la formación del gas de efecto invernadero N2O en respuesta a parámetros ambientales.

Una mejor comprensión de las reacciones de producción y consumo puede ayudar a encontrar soluciones para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, que han ido aumentando durante décadas.

El uso de la espectroscopia de isótopos láser, posible gracias al proyecto LTER-CWN financiado por la FFG, ha sido crucial para el éxito de la investigación.

“Usando esta novedosa técnica de análisis, podemos determinar la composición isotópica del N2O. Así, obtenemos una especie de huella dactilar del proceso de formación del N2O emitido, que a su vez nos ayuda a comprender su proceso de formación microbiana ”, Eliza Harris enfatiza la importancia de este procedimiento.

Los análisis de ecología molecular también les ayudaron a determinar qué genes y microbios estaban involucrados en la transformación del nitrógeno.

Además, las técnicas de análisis espacial ayudaron a determinar la composición y distribución de elementos en el suelo.

«Esperamos que si continuamos aplicando la combinación de estos métodos en futuros proyectos de investigación similares, obtengamos más información sobre los efectos de retroalimentación entre el cambio climático y el ciclo del nitrógeno en diferentes ecosistemas y ambientes», dice Eliza Harris.

El objetivo a largo plazo de los investigadores es utilizar modelos para predecir la dinámica de las emisiones de los ecosistemas en el contexto del cambio climático.

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