Un estudio comparativo en Bélgica y África revela que la oxidación microbiana funciona como un filtro natural, aunque su capacidad resulta insuficiente frente al calentamiento global, la contaminación por nitratos y las alteraciones humanas de los cauces.
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
Determinadas bacterias presentes en los ríos pueden consumir metano antes de que este potente gas de efecto invernadero alcance la atmósfera. Sin embargo, un estudio comparativo realizado en Bélgica y África concluyó que este filtro biológico natural no será suficiente para compensar el aumento de las emisiones previsto por el calentamiento global y la contaminación por nitratos.
La investigación fue dirigida por Alberto Borges, oceanógrafo de la Universidad de Lieja, en Bélgica, y publicada en la revista científica Science Advances.
El trabajo analizó la oxidación microbiana del metano en distintos sistemas fluviales. Este proceso ocurre cuando bacterias especializadas utilizan el gas como fuente de energía y biomasa, reduciendo la cantidad que finalmente escapa desde el agua hacia la atmósfera.
Los resultados mostraron que la oxidación fue más intensa en los ríos africanos que en los belgas. Aun así, su capacidad no alcanzó para neutralizar el crecimiento esperado de la producción de metano en un planeta más cálido y con una mayor carga de nutrientes en los ecosistemas acuáticos.
Los ríos son una fuente importante de metano
El metano es el segundo gas de efecto invernadero más importante después del dióxido de carbono. Aunque permanece menos tiempo en la atmósfera, posee una elevada capacidad para retener calor y contribuir al calentamiento global.
Los ríos constituyen una fuente significativa de este gas. Sus emisiones equivalen aproximadamente a una tercera parte de las procedentes de la agricultura, la actividad humana que más contribuye al aumento del metano atmosférico.
La magnitud de estas emisiones depende del equilibrio entre dos procesos microbianos. El primero es la metanogénesis, mediante la cual determinados microorganismos producen metano en suelos y sedimentos con poco oxígeno.
El segundo es la oxidación microbiana, en la que otras bacterias consumen parte del metano antes de que llegue a la superficie y sea liberado al aire.
Estudios previos han mostrado que los ríos y arroyos emiten grandes cantidades de metano, aunque la intensidad varía de acuerdo con el paisaje, la materia orgánica disponible y las alteraciones humanas de cada cuenca.
Cómo funciona la oxidación microbiana
El metano es una molécula simple y rica en energía. Algunas bacterias especializadas, conocidas como metanótrofas, pueden utilizarla como fuente de carbono y energía para mantener su crecimiento.
Durante este proceso, los microorganismos transforman el metano y evitan que una parte del gas alcance la atmósfera. La oxidación funciona así como una barrera biológica que modera las emisiones naturales de los sistemas acuáticos.
La eficacia del proceso depende de factores como la temperatura, la disponibilidad de oxígeno, la concentración de metano, el tiempo de permanencia del agua y la composición de las comunidades microbianas.
La conexión entre los ríos y los humedales cercanos también influye, porque los suelos ribereños pueden aportar microorganismos capaces de participar en la oxidación.
Una investigación sobre la oxidación de metano en ríos y lagos glaciares encontró que los microbios pueden reducir de manera considerable la cantidad de gas liberada desde determinados ecosistemas acuáticos.
Los ríos africanos mostraron una mayor oxidación
Borges y su equipo compararon la actividad microbiana en ríos de Bélgica y África para determinar cómo variaba el consumo natural de metano entre ambientes con características climáticas, ecológicas y humanas diferentes.
Los resultados mostraron que la oxidación microbiana era más significativa en los sistemas africanos.
En los ríos belgas, la actividad de este filtro natural estaba debilitada por la transformación de las riberas y la modificación de los cauces.
La construcción de defensas, canalizaciones y otras infraestructuras reduce la conexión entre el río y los suelos circundantes. Esa desconexión limita el ingreso de comunidades microbianas terrestres que pueden contribuir a consumir el metano.
El estudio indica que conservar la conectividad entre los cauces y sus humedales o márgenes naturales puede ser importante para mantener los procesos biológicos que regulan las emisiones.
Una especie invasora también reduce el filtro microbiano
Los investigadores identificaron otro factor que puede disminuir la oxidación en los ríos belgas: la presencia de la corbícula asiática, un molusco bivalvo invasor que se alimenta filtrando el agua.
Esta especie puede retirar del sistema parte de las bacterias y partículas suspendidas, modificando la estructura de las comunidades microbianas.
La filtración intensa ejercida por estos bivalvos reduce la abundancia de microorganismos capaces de consumir metano y debilita el funcionamiento del filtro natural.
El resultado muestra que las especies invasoras no solo alteran las cadenas alimentarias o desplazan organismos nativos. También pueden modificar procesos biogeoquímicos que influyen directamente en la regulación climática.
Las cabeceras emiten mucho metano y oxidan muy poco
Uno de los hallazgos más relevantes fue la escasa oxidación microbiana observada en los ríos de cabecera.
Estos cursos pequeños, situados en las zonas superiores de las cuencas, son responsables de una gran parte del metano emitido por los sistemas fluviales hacia la atmósfera.
La reducida profundidad, la elevada turbulencia y el rápido intercambio de gases con el aire pueden permitir que el metano escape antes de ser consumido por las bacterias.
El agua también permanece durante menos tiempo en estos cauces, lo que limita la oportunidad de que los microorganismos oxiden una proporción considerable del gas.
Esta combinación convierte a las cabeceras en puntos críticos: producen o reciben metano en concentraciones relevantes, pero disponen de una capacidad limitada para retenerlo y procesarlo.
El calentamiento favorece una mayor producción de metano
El aumento de la temperatura acelera numerosos procesos microbianos, incluida la metanogénesis. En condiciones más cálidas, los microorganismos productores de metano pueden incrementar su actividad en sedimentos, humedales y suelos saturados.
Las bacterias consumidoras también pueden responder al calentamiento, pero su actividad no aumenta necesariamente al mismo ritmo que la producción.
Un estudio reciente concluyó que los microorganismos que consumen metano no compensan el incremento provocado por el calor, lo que puede reforzar una retroalimentación climática.
Más calentamiento favorece una mayor producción natural de metano. El gas adicional intensifica el efecto invernadero y contribuye a elevar aún más la temperatura global.
La nueva investigación en ríos coincide con ese patrón y señala que la oxidación microbiana, aunque relevante, no podrá neutralizar por sí sola las emisiones adicionales.
Los nitratos impulsan la eutrofización
La contaminación por nitratos constituye otra presión importante. Estos nutrientes llegan a los ríos principalmente desde fertilizantes agrícolas, explotaciones ganaderas, aguas residuales y escorrentía urbana.
Una elevada concentración de nutrientes puede desencadenar eutrofización, un proceso caracterizado por el crecimiento excesivo de algas y plantas acuáticas.
Cuando esa biomasa muere, los microorganismos la descomponen y consumen oxígeno. Las condiciones resultantes favorecen la producción de metano en los sedimentos y otras zonas pobres en oxígeno.
El aumento de materia orgánica también proporciona más sustrato para los microorganismos metanogénicos.
Las conexiones entre suelo, nitrógeno y sistemas acuáticos son complejas. Los nitratos pueden desplazarse desde las cuencas hacia los cauces y modificar tanto la calidad del agua como los ciclos de gases de efecto invernadero.
Las alteraciones del paisaje modifican las emisiones
Las características de las cuencas influyen en la cantidad de metano que llega a los ríos y en la rapidez con la que se libera.
Los terrenos ricos en materia orgánica y pobres en oxígeno favorecen a los microorganismos productores de metano. Los humedales, los suelos inundados y determinadas áreas transformadas por actividades humanas pueden aportar grandes cantidades del gas a los cauces.
Un análisis sobre la influencia del paisaje en las emisiones fluviales mostró que las conexiones entre la tierra y el agua pueden ser más determinantes que la temperatura del propio río.
Los cursos que reciben descargas de plantas de tratamiento, drenan terrenos agrícolas o atraviesan canales urbanos suelen presentar concentraciones elevadas de materia orgánica y nutrientes.
En algunos casos, los cambios producidos por las actividades humanas crean condiciones que favorecen simultáneamente la producción de metano y la reducción de los mecanismos naturales capaces de eliminarlo.
Las depuradoras también pueden aumentar las emisiones
Las aguas residuales tratadas todavía pueden contener nutrientes y materia orgánica capaces de modificar el metabolismo de un río.
Una investigación realizada en los ríos Linge y Kromme Rijn, en los Países Bajos, encontró que un tramo situado después de una planta de tratamiento emitía hasta cinco veces más metano que una zona no afectada por la descarga.
El estudio, recogido por Noticias de la Tierra en un análisis sobre las emisiones posteriores a una depuradora, mostró que el máximo no aparecía necesariamente en el punto de vertido, sino varios kilómetros aguas abajo.
Los nutrientes y la materia orgánica pueden desplazarse, acumularse y estimular procesos microbianos a lo largo del cauce.
Estos resultados destacan la necesidad de evaluar no solo la calidad química del agua descargada, sino también sus efectos biológicos y climáticos a mayor distancia.
El filtro natural está siendo debilitado
La oxidación microbiana representa un servicio ecosistémico invisible. Las bacterias reducen una parte del metano antes de que alcance la atmósfera sin necesidad de intervención tecnológica.
Sin embargo, la canalización de los ríos, la pérdida de humedales, la alteración de las riberas y las especies invasoras pueden disminuir la eficacia de ese proceso.
Al mismo tiempo, el calentamiento y la eutrofización aumentan la cantidad de metano disponible.
El desequilibrio se produce cuando la producción crece más rápido que el consumo. En ese escenario, una proporción cada vez mayor del gas logra escapar hacia el aire.
Borges concluyó que el aumento previsto de la producción de metano no será compensado por la oxidación microbiana, pese a que esta actúa como un filtro natural importante.
Proteger las riberas puede conservar procesos esenciales
La restauración de las riberas puede mejorar la conectividad entre el río y los suelos circundantes, favorecer la llegada de comunidades microbianas y reducir la entrada directa de nutrientes.
Las franjas de vegetación también retienen sedimentos, moderan la temperatura del agua mediante sombra y limitan parte de la escorrentía agrícola.
La conservación de humedales conectados con los cauces puede mantener hábitats para microorganismos y regular el transporte de carbono y nutrientes.
No obstante, estas medidas no eliminan la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ni de controlar el uso excesivo de fertilizantes.
El filtro biológico puede disminuir una parte del metano, pero no compensar un crecimiento continuo de la producción causado por presiones climáticas y contaminantes.
Más mediciones son necesarias en ríos pequeños
La oxidación microbiana del metano continúa siendo un proceso poco estudiado en comparación con la producción y la emisión del gas.
La información disponible es especialmente limitada en ríos pequeños, regiones tropicales y cuencas con diferentes grados de alteración humana.
Los investigadores necesitan combinar mediciones de metano, actividad bacteriana, temperatura, oxígeno, nutrientes, caudal y conectividad con humedales.
El seguimiento de distintas estaciones del año permitirá establecer cómo responden la producción y la oxidación a sequías, inundaciones y períodos de calor.
También será necesario evaluar con mayor detalle el impacto de especies invasoras filtradoras sobre las comunidades microbianas y los ciclos de gases.
Un proceso relevante, pero incapaz de resolver el problema
El estudio fue publicado con el título Methane oxidation in African and European rivers depends on stream size and wetland connectivity.
Los resultados confirman que las bacterias fluviales reducen parte del metano antes de que llegue a la atmósfera y que este proceso es más intenso en determinados ríos africanos que en los sistemas belgas analizados.
También muestran que la capacidad de oxidación es particularmente reducida en los ríos de cabecera, precisamente donde se origina una proporción importante de las emisiones fluviales.
El calentamiento global, la eutrofización, la ingeniería de las riberas y las especies invasoras pueden aumentar la producción de metano o debilitar su consumo microbiano.
La protección de los cauces naturales puede conservar este filtro biológico, pero la reducción efectiva de las emisiones requerirá limitar simultáneamente el calentamiento, la contaminación por nitratos y la degradación de los ecosistemas fluviales.
Fuente(s) referenciales
