Contaminación por nitrógeno altera la respiración de los bosques del mundo

Durante siglos, los bosques han seguido un ritmo natural constante. Bajo la superficie, raíces y microorganismos liberan dióxido de carbono al descomponer material orgánico, lo que alimenta el crecimiento vegetal. Este proceso, conocido como respiración del suelo, representa uno de los mayores flujos de carbono en el planeta.

Sin embargo, una nueva investigación sugiere que este ritmo natural está siendo interrumpido por una forma de contaminación a menudo pasada por alto: el exceso de nitrógeno. Este tipo de contaminación se ha incrementado por el uso de fertilizantes, emisiones de vehículos y actividades industriales, que liberan nitrógeno reactivo al aire, el cual regresa al suelo a través de la lluvia y partículas en el aire.

Desde la Revolución Industrial, las actividades humanas han triplicado aproximadamente la deposición global de nitrógeno. Aunque se sabía que el exceso de nitrógeno afecta a los ecosistemas forestales, no estaba claro por qué algunos estudios mostraban que el nitrógeno aumentaba la respiración del suelo, mientras que otros indicaban lo contrario.

Para esclarecer esta cuestión, un equipo internacional de investigadores reunió uno de los conjuntos de datos más grandes jamás utilizados para estudiar la respiración del suelo. Este análisis combinó 168 experimentos de adición de nitrógeno realizados en bosques de todo el mundo, 3,689 observaciones de la respiración natural del suelo, mapas globales que muestran bosques limitados y saturados de nitrógeno, datos de deposición de nitrógeno de alta resolución, y mediciones de respiración tanto de raíces como de microorganismos.

Utilizando aprendizaje automático, el equipo modeló cómo responden los bosques a los incrementos de nitrógeno. La conclusión fue sorprendentemente simple: los bosques no reaccionan de la misma manera. Generalmente, siguen uno de dos caminos distintos.

En los bosques donde el nitrógeno es escaso, la adición de nitrógeno puede estimular inicialmente la actividad biológica. Estos bosques, a menudo ubicados en regiones boreales y paisajes montañosos remotos, experimentan un aumento en la actividad microbiana y el crecimiento de raíces, lo que incrementa la respiración del suelo. Sin embargo, a medida que los niveles de nitrógeno continúan aumentando, los efectos positivos comienzan a desvanecerse. Se puede desarrollar toxicidad, las fuentes de carbono disponibles se agotan y el aumento en la respiración del suelo eventualmente se estabiliza antes de declinar.

Por otro lado, en los ecosistemas saturados de nitrógeno, la adición de nitrógeno puede llevar al sistema más allá de su umbral de tolerancia. Las comunidades microbianas cambian, las especies sensibles desaparecen y la acidez del suelo aumenta. En este caso, la respiración del suelo puede caer drásticamente. Este tipo de declive abrupto es común en regiones que han experimentado una fuerte contaminación por nitrógeno durante décadas, como partes de Europa, China oriental y el este de Estados Unidos.

Los hallazgos son significativos porque la respiración del suelo tiene un impacto global. Se estima que el carbono liberado a través de la respiración del suelo es de siete a ocho veces mayor que las emisiones anuales de combustibles fósiles producidas por los humanos. A pesar de que la deposición de nitrógeno aumenta la respiración del suelo a nivel global en aproximadamente un 5%, la disminución observada en los bosques saturados de nitrógeno no es necesariamente una buena noticia. Menos emisiones de dióxido de carbono de estos suelos pueden reflejar una disminución en la actividad de las raíces y en las poblaciones microbianas, componentes clave de ecosistemas saludables que ayudan a construir y mantener los almacenes de carbono del suelo.

Por lo tanto, la reducción de la contaminación por nitrógeno se vuelve crucial. Los esfuerzos para disminuir la contaminación por nitrógeno ya están en marcha debido a preocupaciones sobre la pérdida de biodiversidad y la calidad del aire. Los nuevos hallazgos sugieren que reducir las entradas de nitrógeno de la agricultura, el transporte y la industria podría ayudar a proteger el carbono almacenado en los suelos forestales, permitiendo que los ecosistemas mantengan sus procesos naturales de ciclo de carbono y sean más resilientes ante el cambio climático.