Ecosistemas terrestres fuente o sumidero de carbono

En opinión de Rodrigo Vargas, joven investigador que recientemente se integró al grupo de científicos del Departamento de Biología de la Conservación del CICESE, el reto de la comunidad científica es proponer cómo disminuir las concentraciones de CO2 en la atmósfera o cómo estabilizarla. Su interés por estudiar los cambios en la temperatura y en la precipitación (factores afectados por el cambio climático), así como los cambios en la luz (un factor que es limitante para la fotosíntesis) lo ha llevado a preguntarse ¿cómo los cambios en la temperatura, precipitación y fotosíntesis regulan los flujos de carbono y agua en los ecosistemas terrestres?

“Tal vez cuando entendamos cómo los factores biofísicos regulan estos flujos de agua y carbono en los ecosistemas terrestres podremos resolver cómo estos ecosistemas responden a variaciones climáticas y, por lo tanto, estimar de una mejor manera las contribuciones de este ecosistema al ciclo de carbono global y valuar si son fuente o sumidero de carbono”, detalló.

Explicó que existe un balance entre la fotosíntesis (la captura de carbono) y la respiración (pérdida de carbono) para entender el flujo neto de los ecosistemas. Cuando la fotosíntesis es mayor a la respiración se está reduciendo el CO2 de la atmosfera, mientras si la respiración es mayor a la fotosíntesis entonces se está siendo una fuente de CO2. Los flujos de este gas se pueden medir a muchas escalas espaciales (un área puntual o a nivel regional o global, por ejemplo) y temporales, y para cada una de esas escalas hay distintas técnicas. En su caso, para cuestiones puntuales, usa cámaras que miden el intercambio gaseoso. Estos son aparatos que se ponen en el suelo o sobre una hoja de la planta y se conecta a un analizador de gases infrarrojos (IRGA por sus siglas en inglés), con eso es posible medir los cambios en la concentración de CO2 o agua, y con ecuaciones relativamente sencillas se puede estimar los flujos.

La importancia de la interacción suelo- planta- atmósfera

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Para entender el continuo suelo-planta-atmósfera (SPA) es importante la interacción con varias disciplinas. Sin embargo, es común que las disciplinas “compartamentalizen” este continuo. Por ejemplo, los climatólogos prestan atención a la parte de la atmósfera, los edafólogos se enfocan al estudio de los suelos y los científicos de estas disciplinas rara vez interactúan. Pero también están quienes intentan estudiar las interacciones en el SPA, como es el caso de Rodrigo Vargas, quien ha trabajado en cuestiones terrestres a escalas temporales que van de horas a siglos. Está consiente de que en todos los sistemas existen distintas periodicidades y distintos procesos biofísicos que regulan los flujos de carbono, pero ¿cuáles son estos procesos y a qué escalas temporales intervienen? En una escala de días o años ¿qué es lo que puede influir?, ¿qué hace un día o un año distinto de otro? Ese interés por conocer cómo los procesos biofísicos regulan la dinámica del agua y carbono en ecosistemas terrestres lo llevó a estudiar las interacciones suelo-planta-atmósfera para entender la respuesta de los ecosistemas terrestres a distintos tipos de eventos extremos, como los huracanes y el cambio climático.

Actualmente, participa en proyectos con Stephen Bullock y Stephen Smith, investigadores de la División de Biología Experimental y Ciencias de la Tierra del CICESE (respectivamente). Su tarea será continuar con el trabajo pionero del CICESE en México: mantener las mediciones de la torre de “eddy covarianza” en El Mogór, en el valle de Guadalupe, Baja California. De hecho, están a la espera de adquirir un sistema de respiración de suelo automático para hacer experimentos en ese sitio y entender la pérdida de carbono en el ecosistema. Además, coordina un proyecto para estudiar el metabolismo del carbono en plantas longevas de zonas áridas de Baja California.

Explicó que los ecosistemas áridos cubren cerca de 35 por ciento de la superficie de la Tierra, y los cambios de uso del suelo en estas regiones podrían afectar el clima regional y global. De hecho, los modelos climáticos predicen que el suroeste de los Estados Unidos y el noroeste de México son regiones sensibles al cambio climático. Por otra parte, hay pruebas de que algunas plantas en estas regiones pueden vivir por varios cientos de años, lo que sugiere una gran capacidad de adaptación a la variabilidad climática. Estudios previos han demostrado que las plantas son capaces de almacenar carbono no estructural (NSC) durante varios años y luego asignarlos a la producción de nuevas estructuras como las raíces finas, pero hasta la fecha no se sabe si este mecanismo fisiológico está presente en las plantas de larga duración de los ecosistemas áridos.

“Una hipótesis es que estas plantas tienen la posibilidad de guardar carbono no estructural, es decir, no está fijo a su estructura, como podrían ser sus tallos o madera. Por ejemplo, nosotros (los humanos) guardamos reservas a través de la grasa, si no comemos empezamos a consumir esa grasa; lo mismo pasa con las plantas en condiciones de estrés, comienzan a consumir esas reservas de carbono no estructural. La pregunta es, si estas plantas son viejas ¿cuál es la edad de estas reservas de carbono?, ¿son reservas que tienen uno o dos años o reservas que pueden estar guardadas por 15 o más años?”, cuestionó Rodrigo Vargas.

Mencionó que hace tiempo, cuando trabajó en un bosque tropical maduro, vio que las plantas en condiciones de estrés pueden utilizar carbono guardado por más de diez años para producir estructuras después del estrés. Es decir, después de un huracán las plantas perdieron todo y tuvieron necesidad de producir nuevas hojas y nuevas raíces. La gente esperaba que las plantas utilizaran carbono reciente, pero encontraron que en un bosque de más de cien años las plantas no utilizan el carbono fijado recientemente, si no años atrás ( mayor que 11 años), y eso les hace pensar que las plantas longevas de los sistemas áridos probablemente utilizan carbono viejo para la producción de sus estructuras.

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