Una sequía de dos meses en un pantano de Minnesota ha revelado una inquietante vulnerabilidad en una de las bóvedas de carbono más importantes de la Tierra. A pesar de cubrir sólo el 3% de la superficie terrestre del planeta, las turberas almacenan más del 30% del carbono del suelo del mundo, parte del cual permanece encerrado durante decenas de miles de años. Ahora los investigadores han descubierto que una sequía extrema en condiciones climáticas futuras podría borrar entre 90 y 250 años de acumulación de carbono en tan solo unos meses.
Los hallazgos, publicados el 23 de octubre en Science, sugieren que el calentamiento de las temperaturas combinado con niveles más altos de dióxido de carbono atmosférico crean un peligroso efecto multiplicador. En condiciones experimentales que imitan un clima futuro, la sequía extrema aumentó la liberación de carbono de las turberas casi tres veces en comparación con las condiciones actuales.
“A medida que aumentan las temperaturas, las sequías se vuelven más frecuentes y severas, lo que hace que las turberas sean más vulnerables que antes”, dijo Yiqi Luo, profesor Liberty Hyde Bailey en la Universidad de Cornell y autor principal del estudio. “Agregamos nueva evidencia para demostrar que con las turberas hay mucho en juego. Observamos que estos eventos de sequía extrema pueden eliminar cientos de años de carbono acumulado, por lo que esto tiene una enorme implicación”.
Un pantano bajo un cristal
El equipo de investigación utilizó datos de un experimento de campo inusual en el norte de Minnesota, donde el Laboratorio Nacional Oak Ridge construyó 10 cámaras tipo yurta, cada una de 20 metros de ancho, sobre un pantano natural de abetos boreales. Dentro de estas cámaras, los científicos pueden manipular tanto la temperatura como los niveles de dióxido de carbono, creando ventanas a posibles futuros.
Durante julio y agosto de 2021, el sitio experimentó una sequía extrema. Los investigadores rastrearon lo que sucedió en 10 escenarios climáticos futuros diferentes, observando cómo el nivel freático descendía y se mantenía bajo por más tiempo en condiciones más cálidas. La exposición prolongada permitió que más materia orgánica entrara en contacto con el oxígeno, liberando el carbono almacenado de regreso a la atmósfera.
Se esperaba el efecto de la temperatura. Lo que tomó por sorpresa a los investigadores fue el papel del dióxido de carbono como cómplice y no como amortiguador.
En los ecosistemas de tierras altas en elevaciones más altas, el dióxido de carbono elevado generalmente ayuda a las plantas a realizar la fotosíntesis de manera más eficiente y a utilizar el agua con más cuidado, amortiguando algunos de los peores impactos de la sequía. Estudios anteriores habían sugerido que este efecto protector podría aplicarse de manera amplia. Resulta que las turberas se rigen por reglas diferentes.
Cuando más CO2 empeora las cosas
El primer autor Quan Quan, un investigador postdoctoral, profundizó en los datos para comprender por qué el elevado nivel de dióxido de carbono estaba amplificando en lugar de amortiguar los efectos de la sequía. La respuesta estaba en la química del pantano. Los niveles más altos de dióxido de carbono habían impulsado el crecimiento de las plantas y aumentado la cantidad de sustrato de carbono disuelto en la turba anegado. Cuando la sequía expuso este ambiente rico en sustrato al oxígeno, se convirtió en combustible para la descomposición microbiana, liberando dióxido de carbono a un ritmo acelerado.
Los efectos más dramáticos aparecieron en las condiciones más cálidas y ricas en dióxido de carbono. A 9 grados centígrados por encima de las temperaturas actuales con un elevado nivel de dióxido de carbono, la sequía de 2021 redujo la productividad neta del ecosistema de la ciénaga en 736,6 gramos de carbono por metro cuadrado. Eso representa un aumento del 381,9% en comparación con la pérdida de carbono bajo los niveles actuales de temperatura y dióxido de carbono.
“Estudios anteriores indicaron que un nivel elevado de dióxido de carbono generalmente puede hacer que los eventos extremos tengan menos impacto, pero nuestros resultados indican lo contrario”, dijo Luo.
El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático estima que las sequías extremas serán entre 1,7 y 7,2 veces más probables en el futuro cercano. Si las turberas responden como sugiere este estudio, las sequías podrían convertir estos ecosistemas de sumideros de carbono en fuentes de carbono, creando un circuito de retroalimentación que acelere el calentamiento.
Imaginemos una turbera como una cuenta de ahorro de carbono acumulada durante siglos a través de depósitos de materia vegetal en lenta descomposición. En condiciones normales de encharcamiento, la turbera conserva esta riqueza orgánica. Pero la sequía extrema actúa como una corrida bancaria, permitiendo que siglos de ahorros se agoten en meses. Cuanto más cálido y rico en dióxido de carbono sea el clima futuro, más rápido será el drenaje.
El equipo de investigación, que incluye a más de 250 científicos que colaboran a través del Laboratorio Nacional Oak Ridge desde 2015, continúa monitoreando el sitio e integrando sus hallazgos en modelos climáticos. Su objetivo es predecir mejor cómo responderán estos depósitos críticos de carbono a medida que cambien las condiciones ambientales.
Luo enfatiza la importancia más amplia de estos hallazgos. “Es una enorme reserva de carbono en comparación con cualquier otro ecosistema”, dijo. “Necesitamos encontrar una manera de mitigar el cambio climático y doblar la curva de calentamiento”.
El estudio fue financiado por el Departamento de Energía de EE.UU., la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Agricultura de EE.UU. y agencias estatales de Nueva York. Los coautores incluyen investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge, la Universidad Estatal de Florida, el Instituto de Tecnología de Georgia, ETH Zurich, la Universidad del Norte de Arizona, la Universidad Nacional de Australia, la Universidad de Western Ontario y la Universidad de Duke.
Ciencia: 10.1126/science.adv7104
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