Identifican la huella dactilar para las emisiones de óxido nitroso

Redacción | 08/02/2021

Para el estudio, se examinaron un total de 16 bloques de suelo de Kaserstattalm, un sitio para la investigación de ecosistemas a largo plazo en el Tirol. - ELIZA HARRIS

Científicos de la Universidad de Innsbruck han logrado estudiar las emisiones del gas invernadero óxido nitroso bajo la influencia de los impactos ambientales con un nivel de detalle sin precedentes.

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

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

La mayor parte de las emisiones antropogénicas de N2O procede de la fertilización de los suelos con nitrógeno, que se convierte en N2O a través de diversos procesos abióticos y biológicos.

Un equipo de científicos, dirigido 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 se producen dentro del ciclo del nitrógeno y que, en última instancia, conducen a la emisión de este gas de efecto invernadero, como parte del proyecto NitroTrace, financiado por la FWF.

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

Los bloques de suelo fueron expuestos a una sequía extrema y a una rehumectación posterior.

Estas condiciones meteorológicas reflejan los cambios climáticos a los que están expuestas cada vez más 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 en la actualidad está muy poco explorado", afirma Eliza Harris en un comunicado.

En contra de las expectativas de los investigadores, se descubrió que el proceso de desnitrificación, la descomposición del nitrato en N2O y nitrógeno molecular (N2) por parte de microorganismos especializados, dominaba la producción de N2O en suelos muy secos.

Según supuestos anteriores, este proceso tiene lugar principalmente en suelos húmedos y pobres en oxígeno, por lo que durante la sequía puede liberarse a la atmósfera más N2O de lo esperado.

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

"Suponíamos que si el suelo estaba seco, habría suficiente oxígeno disponible para la nitrificación. Tras un examen más detallado, pudimos detectar acumulaciones de materia orgánica con contenido de 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 tras una sequía extrema.

Los resultados proporcionan a los investigadores una visión sin precedentes del ciclo del nitrógeno y de los procesos implicados en la formación del gas de efecto invernadero N2O en respuesta a los 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 llevan décadas aumentando.

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

"Mediante 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, lo que a su vez nos ayuda a comprender su proceso de formación microbiana", subraya Eliza Harris la importancia de este procedimiento.

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

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

"Esperamos que si seguimos aplicando la combinación de estos métodos en futuros proyectos de investigación similares, obtendremos más información sobre los efectos de retroalimentación entre el cambio climático y el ciclo del nitrógeno en diferentes ecosistemas y entornos", afirma 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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