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Una nueva investigación desentraña los misterios del carbono del suelo profundo

Una nueva investigación desentraña los misterios del carbono del suelo profundo
Sección transversal del sitio de estudio cerca de Georgetown, CA. Más de la mitad del carbono del suelo del mundo se almacena por debajo de los 20 grados cm, lo que hace que el suelo profundo sea un gran emisor potencial de dióxido de carbono de gases de efecto invernadero. Crédito: J. Bryan Curtis

Los microbios hambrientos de energía pueden ser la fuerza que hace que se almacenen grandes cantidades de carbono en suelos profundos, según un estudio de Dartmouth College. 


por Dartmouth College

La investigación encuentra que menos energía alimentaria en profundidad dificulta la descomposición de los depósitos de carbono orgánico, creando un depósito subterráneo para el elemento químico desestabilizador del clima.

El estudio, publicado en Soil Biology and Biochemistry , describe las condiciones que subyacen a si el suelo profundo actúa como fuente o sumidero de carbono.

El destino del carbono del suelo profundo es de gran importancia para los investigadores que estudian el cambio climático. Se estima que 2400 gigatoneladas de carbono se almacenan en el suelo, de las cuales dos tercios se encuentran por debajo de los 20 cm de profundidad. La cantidad de carbono del suelo profundo solo es aproximadamente el doble de la cantidad de carbono en forma de dióxido de carbono que existe en la atmósfera de la Tierra.

Si las tasas de descomposición aumentan como resultado del cambio climático, entonces el carbono almacenado en suelos profundos se liberará a la atmósfera como dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. La investigación probó cómo la descomposición cambia con la profundidad del suelo para ayudar a predecir si el carbono del suelo profundo sería vulnerable a tales cambios inducidos por el clima.

«El carbono del suelo profundo es realmente importante para comprender el futuro del cambio climático», dijo Caitlin Hicks Pries, profesora asistente de biología en Dartmouth. «Comprender las fuerzas que causan que tanto carbono y todo su potencial de gases de efecto invernadero se almacenen bajo tierra nos ayuda a predecir cómo será nuestro clima futuro».

El carbono orgánico del suelo proviene de la descomposición de plantas muertas y puede permanecer en el suelo durante miles de años. El equipo de investigación se propuso ver cómo la basura de las raíces se descompone a diferentes profundidades para comprender por qué parte del carbono del suelo profundo puede almacenarse durante un período de tiempo tan largo y por qué se libera otro carbono a la atmósfera.

El equipo incubó raíces a profundidades de entre 15 cm y 95 cm en un grupo de coníferas de 80 años en las estribaciones de las montañas de Sierra Nevada de California. Según el estudio, la pérdida de carbono de la hojarasca de raíces durante los primeros seis meses fue similar en todas las profundidades. Sin embargo, después de 30 meses, la pérdida de carbono fue significativamente más lenta en las profundidades mayores.

El equipo descubrió que la menor cantidad de energía disponible para los microbios en forma de carbono disuelto podría ser la razón de una descomposición más lenta. Como resultado de las velocidades de descomposición más lentas, es más probable que el carbono se almacene a largo plazo.

«Las finas raíces vivas alimentan el suelo con sustratos que son como dulces para los microbios. La falta de esta fuente de energía en la profundidad niega a los microbios la energía que necesitan para descomponer de manera eficiente las raíces muertas», dijo Hicks Pries.

Para realizar el estudio, el equipo también se basó en el modelo de rizosfera y protección en el medio ambiente de los organismos de carbono desarrollado en la Universidad de Princeton y la Universidad de California, Merced. Conocido como CORPSE, el programa predice la actividad microbiana y permite a los investigadores ver cómo la cantidad de energía disponible se traduce en procesos biológicos para descomponer las raíces.

CORPSE demostró que la descomposición avanza relativamente rápido cuando se dispone de energía alimentaria, pero que sin una fuente externa de energía, los microbios en profundidad pierden la capacidad de descomponer las raíces.

«CORPSE nos permite enfocarnos en el papel de los seres vivos en el proceso de descomposición cuando estudiamos el carbono del suelo, en lugar de solo mirar el material que se está descomponiendo», dijo Benjamin Sulman, científico del proyecto en la Universidad de California, Merced. «Este estudio muestra por qué es importante incluir esos procesos biológicos en los modelos informáticos que utilizamos para hacer predicciones sobre cómo los ecosistemas y el clima cambiarán en el futuro».

Si bien los hallazgos no predicen cuánto carbono se liberará del suelo profundo en un período de tiempo determinado, los resultados permiten a los investigadores comprender cómo un cambio en las condiciones climáticas podría afectar el destino del carbono del suelo profundo.

Por ejemplo, el aumento de las precipitaciones podría transportar más energía en forma de carbono orgánico disuelto a suelos más profundos y producir más carbono liberado a la atmósfera. Un cambio de plantas dominantes a especies con raíces finas de crecimiento profundo también podría forzar más carbono a la atmósfera, mientras que las plantas con raíces gruesas podrían tener el impacto inverso.

«Deberíamos estar preocupados porque a medida que las temperaturas se calientan, este carbono orgánico del suelo profundo tiene el potencial de ser liberado como dióxido de carbono, forzando una retroalimentación positiva al cambio climático», dijo Hicks Pries.

Según el documento, los procesos que controlan el ciclo del carbono orgánico del suelo profundo han recibido poca atención a pesar de que más de la mitad del carbono del suelo del mundo se almacena por debajo de los 20 cm.

«Este enfoque pasa por alto la enorme cantidad de carbono que reside en el suelo profundo», dijo Hicks Pries.

La investigación indica que el nivel de humedad y la temperatura no afectan directamente las tasas de descomposición en el suelo profundo y que la abundancia microbiana probablemente tampoco lo haga. Los niveles más bajos de nitrógeno podrían ser un factor, pero se necesitarían más pruebas.


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