Un nuevo estudio de la Universidad de Delaware es uno de los primeros en el mundo en mostrar que los troncos de los árboles en los bosques de las tierras altas en realidad emiten metano en lugar de almacenarlo. representando un nuevo, fuente previamente desconocida de este poderoso gas de efecto invernadero.

El metano es aproximadamente 25 veces más fuerte que el dióxido de carbono, con algunas estimaciones hasta 33 veces más fuertes debido a sus efectos cuando está en la atmósfera.

Debido al potencial de calentamiento global del metano, La identificación de las fuentes y "sumideros" o depósitos de este gas de efecto invernadero es fundamental para medir y comprender sus implicaciones en los ecosistemas.

Los suelos de los bosques de montaña generalmente absorben y almacenan metano, pero este efecto puede contrarrestarse con las emisiones de metano de los troncos de los árboles, encontró el equipo de investigación de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales de la UD. Su trabajo se publica en la revista científica Ecosistemas .

"Creemos que nuestro trabajo puede ayudar a llenar algunos vacíos en los presupuestos de metano y los procesos ambientales en los modelos de ecosistemas globales, "dijo el líder del estudio, Rodrigo Vargas, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Vegetales y del Suelo de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales de la UD.

Shreeram Inamdar, profesor de hidrología de cuencas hidrográficas y biogeoquímica, es co-investigador del proyecto con Vargas, y el estudiante de doctorado Daniel Warner es el autor principal del artículo. La investigación fue financiada por el Departamento de Agricultura de EE. UU., con el apoyo adicional del Programa Federal de Subvenciones Compartidas para Investigación y Desarrollo de Delaware.

Sitio de estudio de Maryland

En un área de 30 acres de bosque de montaña en el Área de Manejo de Recursos Naturales de Fair Hill en el cercano condado de Cecil, Maryland, los investigadores probaron un grupo de árboles, suelo y detritos leñosos gruesos (CWD) —madera muerta que yace en el suelo del bosque en varias etapas de descomposición— para medir los flujos de metano y dióxido de carbono.

Los investigadores utilizaron un analizador de gases de efecto invernadero de última generación basado en tecnología de absorción láser, llamada espectroscopia de salida de cavidad integrada fuera del eje (OA-ICOS), que se parece a un paquete de protones de la película "Cazafantasmas".

Warner visitó el sitio en el transcurso de una temporada de cultivo, Abril a diciembre, y midió los flujos de dióxido de carbono y metano del suelo, troncos de árboles y CWD para determinar si esos tres componentes eran fuentes o sumideros de estos gases de efecto invernadero.

Suelos y flujos de CWD

En términos de dióxido de carbono, investigación sobre los flujos de los troncos de los árboles, conocida como respiración del tallo, y suelo, conocida como respiración del suelo, se ha hecho durante décadas, pero la investigación para determinar la importancia de los flujos de carbono con respecto a la CWD todavía está rezagada.

Para el metano, sin embargo, es una historia diferente. Si bien se han realizado estudios sobre los flujos de metano en relación con los suelos, que suelen consumir el metano y se consideran sumideros de metano, son muy pocos los que se ocupan de la CWD y los troncos de los árboles en suelos de tierras altas.

"Lo que se ha investigado generalmente son incubaciones de madera en laboratorio donde miden la cantidad de metano que se libera con el tiempo. Lo que hemos encontrado en este estudio es que algunos desechos leñosos gruesos actúan como el suelo y consumen metano mientras que otras piezas de los desechos leñosos gruesos emiten pequeñas cantidades de metano, que es también lo que vimos con troncos de árboles vivos, "dijo Warner.

Para comprender las diferencias entre las acciones de la CWD, Warner y sus colegas encontraron que la CWD más fresca tiene un flujo de metano positivo, que es similar a cómo se comporta un árbol vivo.

"Cuando un árbol se cae, sigue siendo funcionalmente igual en términos de emisiones de metano. Tiempo extraordinario, mientras decae, mi teoría es que es colonizado por bacterias del suelo que consumen metano y cambia para comportarse más como el suelo, resultando en un sumidero de metano, "dijo Warner.

Los investigadores también encontraron que CWD tenía una alta tasa de variabilidad en lo que respecta a las emisiones de metano.

"A medida que se descompone, se vuelve mucho más variable. Parte de la madera súper descompuesta seguía liberando metano, pero gran parte consumía metano, ", dijo Warner." Si tiene un grupo de CWD con menos diversidad en cuanto al grado de descomposición, se puede esperar que desempeñe un papel más uniforme en términos de emisiones o sumideros de metano ".

Troncos de árboles y flujos de metano

Si bien se sabe que los troncos de los árboles liberan dióxido de carbono, esta investigación mostró que también estaban liberando metano.

"Los troncos de los árboles tienen constantemente bajas pero detectables emisiones de metano. Los suelos están proporcionando un servicio ambiental de secuestro de este potente gas de efecto invernadero, pero los troncos están liberando metano equivalente al 4 por ciento de lo que podría ser capturado por CWD y suelos a escala del ecosistema, "dijo Vargas.

En general, los troncos de los árboles actuaron como fuente de dióxido de carbono y como una pequeña fuente de metano, pero la magnitud de los gases emitidos varía según la especie.

El álamo tulipán era una especie que liberaba mucho metano y dióxido de carbono, mientras que las hayas liberaron la mayor cantidad de metano dentro del bosque, pero emitieron muy poco dióxido de carbono.

"Podría ser algún rasgo específico de la especie lo que controla el flujo, "dijo Warner.

Umbral de temperatura

La temperatura también jugó un papel clave en la regulación de la magnitud de los flujos.

"El metano en los suelos parece seguir un gradiente de temperatura donde las temperaturas más altas están relacionadas con una mayor absorción de metano, pero ese no es necesariamente el caso de la CWD o de los troncos de los árboles, "dijo Vargas.

Warner dijo que es difícil desarrollar una relación de temperatura con el metano porque hay dos procesos que se oponen entre sí.

"Hay cosas en el suelo que producen metano, lo que se conoce como metanogénesis, cosas que lo consumen, lo que se conoce como metanotrofia, y así, mientras calienta, es más como una escopeta donde las magnitudes de metano se dispersan más a medida que se calienta; sugiriendo que otros factores más allá de la temperatura regulan las emisiones de metano, "dijo Warner.

Descubrieron que más allá de un umbral de 17 grados Celsius para la temperatura del suelo, la variabilidad del consumo de metano se expande dramáticamente.

"Menos de 17 grados, la temperatura es un factor clave del flujo de metano, pero por encima de los 17 grados, hay otros factores que influirán en la producción de metano, "dijo Vargas.

Puntos calientes del suelo

En cuanto a dónde se originó el metano, Warner dijo que sigue siendo una frontera científica pero este estudio proporciona suficientes pistas para dar a los investigadores algunas teorías.

El primero es que el metano se produce en puntos calientes del suelo.

"Por zona activa, nos referimos a un lugar donde las condiciones son propicias para la producción de metano y luego el metano es absorbido por las raíces de los árboles, transportado a través de su sistema vascular y liberado de su tronco, ", dijo Warner." Sabemos que eso sucede en los humedales, pero en las tierras altas, tal vez suceda en un lugar específico y en ningún otro ".

El otro mecanismo que podría estar causando los flujos de metano de los troncos es la pudrición interna o la infección dentro del árbol. que produce un ambiente donde las bacterias metanogénicas pueden sobrevivir y luego el metano se difunde fuera del árbol.

"En este momento, los mecanismos de producción de metano en los bosques de tierras altas no están claros. El metano puede transportarse desde los suelos hacia arriba dentro del tallo y difundirse a la atmósfera o producirse dentro del tallo por hongos o arqueas (microorganismos unicelulares, "dijo Vargas.

Próximos pasos

Tanto Warner como Vargas estuvieron de acuerdo en que los próximos pasos deberían ser probar la generalidad de estas observaciones en diferentes bosques, e identificar los mecanismos de producción y transporte de metano en los troncos de los árboles. Finalmente, sugieren que los modelos globales y de ecosistemas deberían tener en cuenta el metano producido a partir de los troncos de los árboles como una nueva fuente de metano a la atmósfera.

"Cuando las personas desarrollan presupuestos de metano de ecosistemas a escala global, siempre hay una parte en la que no se sabe de dónde viene ese metano. Las emisiones de metano por la vegetación y los troncos de los árboles se consideran una fuente recientemente considerada que podría acercar ese presupuesto a nuestras estimaciones. Es bueno seguir cortando eso, "dijo Warner.