Decenas de estudios han demostrado que la contaminación por nitrógeno, debida principalmente a la quema de combustibles fósiles y a las prácticas agrícolas, está causando pérdidas de biodiversidad vegetal en todo el mundo.
Por Jim Erickson, Universidad de Michigan
Pero no está claro si los niveles crecientes de dióxido de carbono, gas que calienta el clima, están amplificando esas pérdidas de biodiversidad inducidas por el nitrógeno o las están atenuando, y es un tema poco estudiado.
Los resultados de un estudio de campo ecológicamente realista de 24 años de duración que abarcó 108 parcelas de pastizales experimentales en Minnesota ofrecen una respuesta que no augura nada bueno para los esfuerzos de conservación de la biodiversidad, al menos para los pastizales. El artículo se publicó en la revista Nature .
Durante los últimos ocho años del estudio, los niveles experimentalmente elevados de dióxido de carbono casi triplicaron las pérdidas de especies atribuidas a la aplicación a largo plazo de contaminación por nitrógeno simulada.
En concreto, las parcelas que recibieron nitrógeno añadido vieron reducida su riqueza de especies (el número de especies de plantas por parcela) en un promedio del 7% con niveles ambientales de dióxido de carbono y del 19% con niveles elevados de dióxido de carbono.
«Si el aumento del dióxido de carbono generalmente exacerba los impactos negativos generalizados de la deposición de nitrógeno sobre la diversidad vegetal , como se observa en nuestro estudio, esto es un mal augurio para la conservación de la biodiversidad de los pastizales en todo el mundo», dijo el ecólogo de la Universidad de Michigan y autor principal del estudio, Peter Reich.
«Mantener la biodiversidad es fundamental porque las diversas comunidades de plantas brindan servicios a las personas, como la purificación del agua , los beneficios de la polinización de los cultivos, el mantenimiento de suelos saludables, la desaceleración del cambio climático mediante el almacenamiento de carbono y el hogar de diversas comunidades de mariposas, aves y mamíferos».
Tanto el nitrógeno como el dióxido de carbono pueden promover el crecimiento de las plantas . En el experimento de pastizales, llamado BioCON, la aplicación de los dos recursos estimuló un crecimiento que permitió que unas pocas especies dominantes acapararan la luz solar mientras proyectaban sombra sobre las plantas que estaban debajo de ellas, eliminando finalmente a muchas de ellas.
Es un fenómeno que los ecologistas llaman exclusión competitiva.
Es probable que este tipo de mayor competencia lumínica ocurra en muchos pastizales alrededor del mundo, dando como resultado ganadores y perdedores, debido a la mayor disponibilidad de dióxido de carbono y nitrógeno provenientes de las emisiones de combustibles fósiles y la contaminación por nitrógeno, respectivamente, dijo Reich.
«Las preocupaciones generales sobre los cambios en la biodiversidad, incluyendo aquellos debidos a la pérdida de hábitat , el cambio en el régimen de incendios y el cambio climático , deben considerarse en el contexto del aumento del dióxido de carbono y la variación en la deposición de nitrógeno, que probablemente también tienen efectos significativos en muchos ecosistemas», dijo Reich, director del Instituto de Biología del Cambio Global en la Escuela de Medio Ambiente y Sustentabilidad de la UM y profesor en el Departamento de Recursos Forestales de la Universidad de Minnesota.
«Las demandas de conservación y restauración de la biodiversidad ya están en su apogeo», afirmó. «Nuestros resultados no hacen más que acrecentar ese clamor».
El experimento BioCON se llevó a cabo en la Reserva Científica del Ecosistema Cedar Creek en el centro-este de Minnesota. Se cultivaron hasta 16 especies de pastos y plantas herbáceas ( plantas herbáceas distintas de los pastos, incluidas las flores silvestres) en cada una de las 108 parcelas de 2,13 x 2,13 metros desde 1998 hasta 2021.
La mitad de las parcelas fueron tratadas durante toda la temporada de crecimiento con gas de dióxido de carbono adicional liberado a través de tuberías verticales perforadas. La mitad de ellas fueron rociadas con fertilizante nitrogenado anualmente. El número de especies de plantas en cada parcela se contabilizó a fines de cada verano.
Durante los primeros 10 años del experimento, los niveles elevados de dióxido de carbono redujeron las pérdidas de especies atribuidas al enriquecimiento con nitrógeno. Con niveles de dióxido de carbono ambientales, el nitrógeno añadido redujo la riqueza de especies en un promedio del 16%; con niveles elevados de CO2 , la riqueza de especies se redujo en un 8%.
Pero con el tiempo esta interacción se revirtió y el aumento del dióxido de carbono amplificó las pérdidas de diversidad derivadas del enriquecimiento con nitrógeno, casi triplicando esas reducciones durante los últimos ocho años del estudio.
El Andropogon gerardii, una hierba alta nativa de gran parte de las Grandes Llanuras y las regiones de pastizales del centro y este de América del Norte, gradualmente se convirtió en la especie más dominante . A medida que su abundancia relativa aumentó, también lo hizo el sombreado y la pérdida de otras especies vegetales.
Entre los perdedores del experimento se encuentran la Amorpha canescens de flores violetas, comúnmente llamada planta del plomo, un arbusto miembro de la familia de los guisantes que prefiere la luz solar plena, y la Solidago rigida de flores amarillas, una de las especies de vara de oro que se encuentra comúnmente en los campos de hierba de todo el país.
Los niveles de deposición de nitrógeno siguen siendo elevados en gran parte del mundo, aunque las tendencias y los impactos están disminuyendo en algunas regiones mientras que aumentan en otras.
Estudios observacionales y experimentales previos sugieren que la contaminación por nitrógeno reduce la riqueza de las comunidades vegetales entre un 20 y un 30 % en los ecosistemas de plantas herbáceas de varios continentes. Las plantas herbáceas no producen un tallo leñoso e incluyen pastos, hierbas y helechos.
La Reserva Científica del Ecosistema Cedar Creek es propiedad de la Universidad de Minnesota y está a cargo de ella. El experimento BioCON, que se ha prolongado durante 24 años, es el estudio de mayor duración (por más de una década) que se ha realizado para analizar cómo las interacciones entre el CO2 y el nitrógeno afectan la diversidad de especies en los pastizales.
Los otros autores del estudio de Nature fueron Neha Mohanbabu, Forest Isbell, Sarah Hobbie y Ethan Butler de la Universidad de Minnesota.
Más información: Peter Reich et al, High CO 2 Dampens Then ampifies N-induced diversity loss over 24 years, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08066-9 . www.nature.com/articles/s41586-024-08066-9
