Tres artículos recientes escritos por Ted Schuur, profesor de ciencias biológicas de la Northern Arizona University, y otros investigadores de todo el mundo, organizados a través de la Red de Carbono del Permafrost, investigan los procesos biológicos que tienen lugar en la tundra ártica en calentamiento y brindan información sobre lo que podemos esperar de esa región a medida que el clima continúa cambiando.
por la Universidad del Norte de Arizona
Los ecosistemas más septentrionales del mundo, incluida la región de permafrost circumpolar del norte, son un importante depósito de almacenamiento de carbono orgánico. Aunque esta región, que incluye la tundra y gran parte del bosque boreal, contiene solo el 15% de la superficie de suelo de la Tierra, almacena alrededor de un tercio del carbono orgánico del suelo del mundo .
Al igual que el agua, el carbono circula por los ecosistemas de la Tierra: una parte se extrae de la atmósfera mediante la fotosíntesis de las plantas (un proceso conocido como absorción) y otra parte se libera a la atmósfera mediante otros procesos biológicos , como la descomposición. Los procesos naturales que liberan carbono a la atmósfera se conocen colectivamente como respiración de los ecosistemas.
En la actualidad, los ecosistemas de permafrost se están calentando entre tres y cuatro veces más rápido que el resto del planeta, lo que está provocando un aumento del ciclo del carbono y de la respiración en la región. Aunque las actividades humanas siguen siendo la principal causa de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, los investigadores esperan que las emisiones adicionales del permafrost del Ártico aceleren el cambio climático futuro entre un 10% y un 20%, con un impacto previsto comparable al de una gran nación industrializada para el año 2100.
Las proyecciones de aumento de las emisiones de la región del permafrost no se tienen en cuenta en los objetivos establecidos por el Acuerdo de París, un tratado internacional adoptado por 196 países en diciembre de 2015 para limitar el calentamiento global. Estas futuras emisiones del permafrost no se tienen en cuenta en los objetivos que los 196 países establecieron como parte del Acuerdo de París. Eso significa que los recortes de las emisiones de carbono a nivel mundial y nacional tendrán que ser más ambiciosos para tener en cuenta el deshielo del permafrost y, al mismo tiempo, cumplir con los objetivos de temperatura acordados.
Investigando la respiración
Schuur y sus colaboradores científicos han asumido la importante tarea de recopilar y analizar datos de la región del permafrost para comprender mejor los factores que afectan la respiración de los ecosistemas en sitios de todo el mundo.
En un estudio , publicado en Nature Climate Change , los investigadores analizaron varias décadas de datos de flujo anual de dióxido de carbono de 70 sitios tanto en ecosistemas de permafrost como en ecosistemas no permafrost, incluidos datos de verano de 181 ecosistemas. Descubrieron que los sistemas no permafrost almacenan carbono adicional con aumentos en el crecimiento de las plantas en verano, pero en los ecosistemas de permafrost, las pérdidas de carbono en otoño e invierno fueron lo suficientemente sustanciales como para ser compensadas por aumentos similares en la absorción en verano.
«Este análisis de las mediciones de campo a largo plazo nos ayuda a desarrollar una imagen más completa del ciclo del carbono en el Norte y de cómo está cambiando a medida que aumentan las temperaturas», dijo Sue Natali, coautora del estudio y científica principal del Centro de Investigación Climática Woodwell. «Estamos viendo que las áreas de permafrost liberan más carbono en otoño y principios de invierno que antes, como consecuencia del aumento de las temperaturas y un deshielo más profundo durante el verano».
Natali dirige Permafrost Pathways, que encabeza el proyecto de base de datos ABCflux que contribuyó a este estudio.
En otro artículo publicado en Nature el 17 de abril, los investigadores recopilaron datos de 56 experimentos en 28 sitios de tundra que utilizaron invernaderos en miniatura para simular el calentamiento y luego sintetizaron sus resultados para obtener una mejor idea de cómo el calentamiento futuro puede afectar a la región. Descubrieron que un aumento de temperatura media de 1,4 °C en el aire y 0,4 °C en el suelo produjo un aumento del 30% en la respiración del ecosistema.
Ambos estudios también señalaron factores ambientales locales (como la disponibilidad de agua y nutrientes) que causaron variaciones en la absorción de carbono o la respiración en los diferentes sitios.
Los datos de estos estudios están ayudando a proporcionar una comprensión específica y detallada del ciclo del carbono en respuesta al calentamiento en la región del permafrost y la retroalimentación al cambio climático: información que se puede utilizar para informar la creación de políticas globales para reducir las emisiones humanas de gases de efecto invernadero a fin de limitar el calentamiento global.
«Experimentos como estos exponen los ecosistemas naturales a las condiciones ambientales que esperamos que se den en el Ártico en el futuro», dijo Schuur. «Estos datos, recopilados a partir de experimentos realizados en toda la región, nos dan una idea de cómo actuará la región del Ártico para acelerar el cambio climático futuro a medida que el carbono almacenado en el permafrost se libera a la atmósfera en forma de dióxido de carbono y metano, gases de efecto invernadero».
Décadas de datos y contando
La investigación sobre los ecosistemas de permafrost está en curso y, a medida que los investigadores recopilan más datos, pueden sacar conclusiones mejor fundamentadas sobre el ciclo del carbono. En el análisis de Nature Climate Change , los investigadores abordaron los hallazgos contradictorios de investigaciones anteriores que comparaban la absorción de dióxido de carbono con la pérdida de dióxido de carbono basándose en mediciones tomadas entre 1990 y 2009.
Desde entonces, el número de sitios de recolección de datos en otoño e invierno ha aumentado enormemente y, utilizando los datos adicionales, el análisis de Nature Climate Change descubrió que en los ecosistemas de permafrost, las pérdidas de carbono en temporadas sin crecimiento superan la absorción en temporadas de crecimiento. En otras palabras, la región de permafrost se está convirtiendo en una fuente de carbono atmosférico, una fuente que los investigadores esperan que aumente con el tiempo.
La naturaleza colaborativa global de esta investigación agrega complejidad a la recopilación, el análisis y la extracción de conclusiones a partir de los datos del permafrost. En un tercer artículo publicado en Nature Climate Change el 30 de abril, Schuur y sus coautores explicaron las repercusiones de la pérdida de acceso a los sitios de permafrost y a sus datos como resultado de la invasión rusa de Ucrania.
La red completa de sitios de monitoreo del flujo de carbono del Ártico representa el 55% de la variabilidad del paisaje en toda la región del permafrost y proporciona un 50% más de información en comparación con una red sin los 27 sitios rusos. La construcción de 27 nuevos sitios en América del Norte para reflejar el espacio ambiental perdido ayudaría a recuperar hasta el 80% de la información en la red completa, escribieron los investigadores, pero no compensaría la brecha de datos que existe, porque algunos ecosistemas dentro de Rusia no tienen análogos norteamericanos.
Más información: Craig R. See et al., Decadal increase in carbon uptake offset by breathtaking lost across northern permafrost ecosystems, Nature Climate Change (2024). DOI: 10.1038/s41558-024-02057-4
SL Maes et al., Factores ambientales que aumentan la respiración de los ecosistemas en una tundra en proceso de calentamiento, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07274-7
Edward AG Schuur et al., La pérdida de la colaboración rusa pone en riesgo la red de emisiones de carbono del permafrost, Nature Climate Change (2024). DOI: 10.1038/s41558-024-02001-6
