La velocidad a la que se pierde dióxido de carbono en el suelo ha aumentado más rápidamente que la velocidad a la que lo utilizan las plantas terrestres, porque los microbios del suelo se han vuelto más activos, lo que posiblemente debilita la capacidad de la superficie terrestre para actuar como sumidero de carbono.
La superficie terrestre tiene un papel crucial en el ciclo global del carbono, proporcionando retroalimentación a los cambios en los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y el cambio climático asociado. El aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera y de las temperaturas del suelo y del aire en todo el mundo durante las últimas décadas ha ido acompañado de un aumento del metabolismo de los organismos en la superficie terrestre, como lo demuestra el aumento de las tasas de absorción de CO2, principalmente por parte de las plantas a través de la fotosíntesis, y de la pérdida de CO2 de las plantas y de los microorganismos del suelo, principalmente debido a los procesos respiratorios. En un artículo de Nature, Bond-Lamberty et al. informan que la tasa de aumento de la pérdida de CO2 está superando a la de la absorción de CO2 por las plantas. Los autores atribuyen el desequilibrio de estas tasas de aumento a la mayor actividad de los microbios que se nutren mediante la descomposición o mineralización de la materia orgánica del suelo. Si la tendencia observada continúa, entonces la respiración de los microbios podría contribuir sustancialmente al calentamiento global al liberar CO2 de la materia orgánica que previamente ha estado almacenada en el suelo durante décadas o milenios.
Una variedad de procesos subyacen al intercambio de CO2 entre la superficie de la tierra y la atmósfera. Bond-Lamberty et al. se centraron en la respiración del suelo, que es posiblemente uno de los mayores flujos de CO2. Los autores analizaron datos sobre la respiración del suelo publicados anteriormente de muchos sitios de todo el mundo que abarcaban una amplia gama de ecosistemas, incluyendo tierras de cultivo, bosques templados y desiertos. Utilizaron estos datos para estimar las tasas anuales de respiración del suelo en varios sitios y para evaluar las tendencias entre 1990 y 2014.
Bond-Lamberty y sus colegas compararon entonces las tendencias en la respiración del suelo (pérdida de CO2) con las de la productividad de las plantas (absorción de CO2) que se derivaron de diferentes fuentes de datos, incluyendo los satélites. Encontraron que la relación entre la tasa de respiración del suelo y la de la productividad de las plantas ha aumentado, en general, durante el período cubierto por su conjunto de datos. La proporción raramente superaba, excepto en algunos lugares en años concretos, lo que indica que situaciones específicas pueden provocar una mayor pérdida de CO2 en el suelo que la que absorben las plantas.
Los resultados plantean la pregunta de si la relación global media podría llegar a ser superior a 1 en el futuro y, en caso afirmativo, ¿cuándo? Un evento de este tipo marcaría el punto de inflexión en el que la superficie terrestre deja de funcionar principalmente como sumidero que ayuda a eliminar el CO2 atmosférico derivado de las emisiones de combustibles fósiles, y comienza a actuar como fuente de CO2, exacerbando el aumento de los niveles de CO2 y acelerando el ritmo del cambio climático (Fig. 1).
A continuación, los autores se centraron en los estudios de su conjunto de datos que descomponían la respiración total del suelo en respiración dominada por la descomposición de los microbios y la asociada con las raíces de las plantas. El análisis de las tasas de respiración dominadas por microbios los llevó a concluir que el aumento desproporcionadamente rápido en la tasa de respiración total del suelo se debe a la mayor actividad de los microbios del suelo. Sin embargo, para entender si las tasas aceleradas de respiración del suelo harán que la superficie de la tierra se convierta en una fuente de CO2, también se deben considerar las tendencias temporales en las pérdidas respiratorias asociadas con la biomasa de las plantas sobre el suelo – la pérdida total de CO2 derivado biológicamente de la biosfera terrestre es la suma de las pérdidas del suelo y las pérdidas no relacionadas con el suelo.
Como reconocen Bond-Lamberty et al., los datos a largo plazo previamente publicados registrados por las torres de covarianza de eddy, que monitorean continuamente las concentraciones y flujos de CO2 en sitios específicos a través de una serie de ecosistemas, sugieren que la tasa de incremento de la productividad de las plantas ha sido más rápida que la del total de las pérdidas respiratorias de CO2 por encima y por debajo de la superficie. Se necesitan datos y análisis adicionales para explicar por qué estos hallazgos aparentemente contradicen los resultados de los autores.
Si los hallazgos de Bond-Lamberty y sus colegas son correctos, ¿qué mecanismos podrían explicar la estimulación notablemente mejorada de la actividad de los microbios del suelo en relación con la productividad y la respiración de las plantas? Estudios realizados en los últimos años han demostrado que la capacidad de las plantas para regular la respiración a la baja en respuesta a los aumentos a largo plazo de la temperatura es mucho mayor que la de los microbios del suelo de corta vida. Los autores sugieren que el aumento de la actividad microbiana observado en su estudio probablemente refleje los efectos estimulantes de las temperaturas elevadas asociadas con el cambio climático.
Sin embargo, existen problemas potenciales cuando se extraen inferencias globales de los datos analizados por Bond-Lamberty y sus colaboradores. La mayoría de los datos proceden de mediciones puntuales de las tasas de respiración del suelo que fueron obtenidas por muchos investigadores diferentes, que utilizaron una variedad de métodos para calcular las contribuciones de los microbios del suelo. Esta diversidad de métodos podría haber llevado a esos investigadores a llegar a conclusiones contrastantes sobre la importancia relativa de los microbios del suelo en sus estudios. Además, Bond-Lamberty et al. utilizaron suposiciones simplificadoras para traducir instantáneas horarias o diarias de las tasas de respiración en flujos anuales de CO2, pero no tuvieron en cuenta la incertidumbre en estos cálculos. El conjunto de datos sobre la respiración del suelo también es limitado en cuanto a su cobertura temporal de sitios individuales: sólo se disponía de observaciones repetidas para un puñado de sitios, pero las observaciones recurrentes son necesarias para evitar que las tendencias temporales se vean oscurecidas por factores que varían de un sitio a otro.
Los autores reconocen y tienen en cuenta algunas de estas limitaciones en sus análisis estadísticos, pero claramente hay espacio para una investigación más rigurosa. Esto requeriría que los investigadores recopilen series continuas de tiempo de respiración del suelo y sus flujos integrantes, y exige el uso de métodos precisos para cuantificar la incertidumbre y extrapolar las mediciones locales para determinar las tendencias en regiones más grandes. A pesar de las limitaciones, el trabajo de Bond-Lamberty y sus colegas es valioso porque nos ayuda a comprender el potencial a largo plazo del suelo para el secuestro de carbono, así como la forma en que este secuestro podría verse amenazado por las tasas aceleradas de descomposición de la materia orgánica por los microbios del suelo. Sus conclusiones serán cruciales para desarrollar y probar modelos del presupuesto mundial de carbono, del que el carbono del suelo es un componente central.
Los flujos de CO2 a través de ecosistemas enteros se miden a menudo usando torres de covarianza de remolinos. Por el contrario, las mediciones continuas de la respiración del suelo y la descomposición por microbios no están ampliamente disponibles para los sitios en todo el mundo o no cubren períodos de varios años. El establecimiento de proyectos de observación a largo plazo como la Red del Observatorio Ecológico Nacional de los Estados Unidos (NEON), que supervisa, entre otras medidas ecológicas, los flujos de CO2 en el suelo, creará oportunidades para la evaluación sistemática de las tendencias temporales y las causas subyacentes de los cambios en las tasas de pérdida de CO2 en el suelo. Esos datos serán fundamentales para elaborar modelos regionales y mundiales del ciclo del carbono, así como para evaluar el cambio climático y las estrategias para mitigarlo.
Traducido desde: nature