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El papel de los ecosistemas terrestres en el secuestro de gases de efecto invernadero: más preguntas que respuestas

En un artículo publicado en la revista Nature, Martin Heimann y Markus Reichstein del Instituto Max Planck de Biogeoquímica (Jena, Alemania) destacan que la relación entre el clima y la procesos que ocurren dentro de los ecosistemas, sigue siendo muy poco conocido. Es obvio que los efectos del calentamiento global pueden ser debilitados e intensificados por los ecosistemas.

Si en algún ecosistema aumenta la masa de vegetación o los stocks de materia orgánica en el suelo, entonces es obvio que los procesos de consumo de dióxido de carbono (CO2) prevalecen sobre los procesos de liberación (el ecosistema funciona como un “sumidero” de carbono atmosférico). Si los procesos de descomposición de la materia orgánica son más intensos, y la cantidad de CO2 liberada durante la respiración de hongos y bacterias (así como de las propias plantas) supera la cantidad de CO2 fijada durante la fotosíntesis, entonces este ecosistema se convierte en una fuente de energía atmosférica. carbón.

Paralelamente al aumento del contenido de CO2 en la atmósfera, también se produce un aumento de la temperatura media (el calentamiento global es ya un hecho firmemente establecido que no se puede ignorar). Dado que la intensidad de la respiración de cualquier organismo aumenta exponencialmente con el aumento de la temperatura (según la ley de Arrhenius), no sorprende que la respiración total del ecosistema también aumente. Como resultado, los bosques de la zona tropical (y estos son los ecosistemas más productivos del mundo) se convierten en lugares de sumidero de carbono atmosférico solo en años más húmedos, y en años más secos resultan ser lugares de su liberación. Por lo tanto, existen fuertes fluctuaciones interanuales en el contenido de CO2 en la atmósfera, que se correlacionan con las características climáticas de un año determinado, en particular, con la severidad del fenómeno El Niño (más precisamente, “El Niño – Oscilación del Sur”), lo que afecta el patrón de precipitación en América del Sur y el Sudeste Asiático.

También es difícil evaluar el papel de los ecosistemas terrestres en el ciclo del carbono, porque en los modelos utilizados para ello, el proceso de creación de materia orgánica que se produce en las partes aéreas de las plantas se considera completamente separado de los procesos de descomposición de la materia orgánica que se encuentra en el suelo. De hecho, los procesos “superficiales” y “subterráneos”, por supuesto, interactúan, pero no siempre está claro cómo. Es especialmente poco conocido lo que sucede en el suelo. Si, por ejemplo, la materia orgánica se concentra principalmente en las capas superiores, y las raíces de las plantas se encuentran mucho más profundas: donde hay más humedad en el suelo o hay un acuífero cerca, entonces, en caso de una sequía repentina, la descomposición de la materia orgánica puede detenerse y la fotosíntesis continuará (el ecosistema funcionará como un “sumidero” de carbono). Pero si no hay suficiente agua para las raíces, la fotosíntesis también se ralentizará bruscamente. 0003

También es importante tener en cuenta el hecho de que los ecosistemas terrestres reaccionan no tanto a los indicadores climáticos promedio, sino a la situación específica que se ha desarrollado en un lugar determinado en un momento determinado. Así, el calor extremo vivido en Europa en el verano de 2003 provocó un descenso tan acusado de la producción primaria que anuló los resultados de la acumulación de materia orgánica de los 4 años anteriores. Además, después de sequías tan severas, a menudo hay una muerte masiva de árboles en los años siguientes. El calor, especialmente si va acompañado de vientos, aumenta drásticamente la probabilidad de grandes incendios forestales, como resultado de lo cual se liberan ingentes cantidades de CO2 a la atmósfera.

En su artículo, Heimann y Reichstein resumieron tres ejemplos que ilustran cómo lo que sucede dentro de los ecosistemas puede afectar el ciclo del carbono, en particular la relación entre la emisión y la absorción de carbono.

El primer ejemplo se refiere a las regiones de permafrost, donde se estima que se congelan al menos 400 petagramos (4 × 1011 toneladas; “peta” significa 1 × 1015) de materia orgánica de carbono. Obviamente, con un aumento en la temperatura del aire, existe la amenaza de que una gran cantidad de metano y CO2 ingresen a la atmósfera. Por lo tanto, se potencia el efecto térmico, lo que contribuye a la liberación de aún más metano y dióxido de carbono.

El segundo ejemplo ilustra una situación en la que la adición de un sustrato nuevo fácilmente degradable por bacterias (como glucosa e incluso celulosa) al sistema hace que las bacterias multiplicadas se confundan con la descomposición de la materia orgánica anterior más estable. Esto sucede, en particular, cuando, en respuesta a un aumento del contenido de CO2 en la atmósfera, se estimula el crecimiento de las raíces de las plantas y la liberación al medio ambiente de sustancias orgánicas fácilmente descomponibles. Como resultado, también se puede lograr un aumento significativo en la liberación de carbono a la atmósfera.

El tercer ejemplo se refiere a la interacción de los ciclos del nitrógeno y el carbono. En muchos casos, el crecimiento de la producción primaria, que se produjo en condiciones de mayor concentración de CO2 atmosférico, conduce a una deficiencia de nitrógeno, no solo para las propias plantas, sino también para los microorganismos que descomponen las sustancias orgánicas.

En conclusión, los autores destacan que, a pesar de la considerable incertidumbre en las estimaciones existentes, es evidente que los ecosistemas terrestres pueden actuar como potenciadores del impacto de las temperaturas elevadas sobre las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, se necesitan más datos para hacer predicciones cuantitativas fiables. En particular, pueden ser útiles los resultados de experimentos multivariantes a largo plazo combinados con observaciones que no perturben la estructura de los ecosistemas (principalmente con la evaluación de los flujos de carbono).

DINÁMICA DE LOS ECOSISTEMAS NATURALES DEL SUELO DE MONGOLIA PARA 1989-2017 | ECOSISTEMAS: ECOLOGÍA Y DINÁMICA

Bazha S. N., Andreev A.V., Danzhalova E.V., Dorofeyuk N.I., Drobyshev Yu.I., Petukhov I.A., Saandar M., Dugarzhav Ch., Adyaa Ya. C. Dinámica de los ecosistemas naturales terrestres en Mongolia para 1989-2017 // Ecosistemas: ecología y dinámica. 2020. V. 4. Núm. 3. S. 193-231. | Resumen | PDF | Enlace |

Enormes extensiones de estepas están ocupadas por comunidades monoespecíficas de la cebolla de raíces múltiples (Allium polyrrhizum Turcz. ex Regel), Oriente Gobi aimag (foto de Yu.I. Drobyshev)

Crecimiento de cáñamo (Cannabis ruderalis Janisch.) en hábitats naturales muy perturbados y tierras cultivables del aimag de Selenginsky (foto de Yu.I. Drobyshev)

Almacenamiento de lodos cerca del Complejo de Minería y Procesamiento, Erdenet, Orkhon aimag (foto de Y.I. Drobyshev)

Cabras en un abrevadero cerca del río. Zavkhan, Zavkhan aimag (foto de I.A. Petukhov)

Las comunidades de abedul pardo (Betula fusca Pall. ex Georgi) tienen una alta capacidad de retención de nieve, Central Aimag (foto de S.N. Bazhi)

El avance de las arenas eólicas en la estepa forestal montañosa en el oeste de Khangai, Zavkhan aimag (foto de I.A. Petukhov)

Barranco de erosión en la cuenca intermontañosa de la estepa del desierto del Gobi Altai, Bayankhongor aimag (foto de I.A. Petukhov)

Mina de carbón cerca de la ciudad de Sharyn-Gol, Darkhan-Uul aimag (foto de E.V. Danzhalova)

La introducción del arbusto estepario desértico Caragana bungei Ledeb. bajo el dosel de un bosque de alerces en Zavkhan aimag (foto de E.V. Danzhalova)

Vista del Ulaanbaatar moderno desde el monte Ikh-Bogdo-Uul (foto de I.A. Petukhov)

Invasión de la conífera china (Ephedra sinica Stapf.) en las comunidades de estepa seca del Aimag Central (foto de E. V. Danzhalova)

En 1989-1990 La Expedición Biológica del Complejo Conjunto Ruso (Soviético)-Mongol de la Academia Rusa de Ciencias y la Academia de Ciencias (SRMKBE) llevó a cabo el mapeo y la evaluación del estado de los ecosistemas naturales en toda Mongolia. El resultado de estos exhaustivos trabajos fue un mapa sintético de los ecosistemas de Mongolia a una escala de 1:1000000, que incluía información sobre el grado de perturbación antropogénica (Ecosistemas…, 1995). Este mapa se ha convertido en un “punto de referencia” para seguir monitoreando el estado del entorno natural en Mongolia. Los cambios socioeconómicos cardinales que han tenido lugar en Mongolia en las últimas décadas han llevado a la aparición de nuevos riesgos ambientales y al fortalecimiento de los anteriores, lo que ha acelerado los procesos de digresión y la reestructuración del continuo del ecosistema del país. En este sentido, en 2012-2017. Se llevaron a cabo repetidos estudios de seguimiento y cartografía a la misma escala del estado actual de los ecosistemas de Mongolia. El resultado de muchos años de estudio de los ecosistemas terrestres de Mongolia fue el atlas “Ecosistemas de Mongolia” (2019), publicado en inglés.

Comparación de ecosistemas en 1989-1990 y 2012-2017 mostró una disminución en el área de los ecosistemas terrestres naturales de solo un 0,5%, sin embargo, un análisis de su estado indica claramente un aumento en los procesos de degradación en ellos durante este período. Así, las áreas de ecosistemas de fondo y levemente perturbados han disminuido en un tercio, los moderadamente perturbados han aumentado en un 44%, los fuertemente y muy fuertemente perturbados se han más que duplicado. Una situación similar se ha desarrollado en el caso de los ecosistemas de pastoreo.

Las principales causas de perturbación antropogénica de los ecosistemas son los principales factores que afectan la actividad económica: sobrepastoreo, incendios forestales, desmontes, arado, minería y aumento de la superficie de las zonas residenciales.

El área de ecosistemas antropogénicos aumentó en un 40% para 2017. Estos incluyen tierras aradas, así como ecosistemas residenciales y creados por el hombre.

Para un estudio detallado de los mecanismos de degradación de los ecosistemas terrestres bajo la influencia de los principales factores antropogénicos, se llevó a cabo un trabajo de monitoreo y mapeo en varios soums, en sitios modelo y áreas clave ubicadas en áreas de mayor estrés ambiental. Estos trabajos dieron como resultado mapas de ecosistemas y perturbaciones antropogénicas a escala 1:200.000 y mayores, que también fueron incluidos en el atlas (Ecosystems…, 2019). Dichos estudios permitieron crear y expandir aún más una red representativa de áreas modelo que cubren todas las regiones naturales del país con el propósito de monitorear a largo plazo.

Así, la comparación de los datos obtenidos en 1989-1990 con los materiales de las últimas investigaciones permitió calcular las áreas ocupadas actualmente por diversos tipos de ecosistemas, evaluar su estado e identificar tendencias de transformación.