Casi un tercio del dióxido de carbono liberado a la atmósfera anualmente se remonta a las bacterias que viven en el suelo, donde descomponen la materia vegetal y animal para obtener energía.

Para la mayoría de los microbios del suelo, esta transformación requiere oxígeno. Pero un nuevo estudio encuentra que tan pequeño, Las poblaciones dispersas de bacterias que viven en el suelo carecen de oxígeno y tienen un efecto subestimado en la cantidad de este potente gas de efecto invernadero que se libera al aire.

La investigación, publicado el viernes, 24 de noviembre en la revista Comunicaciones de la naturaleza y dirigido por Scott Fendorf de Stanford y el ex postdoctorado Marco Keiluweit, encuentra que estas bolsas de suelo libres de oxígeno son vulnerables a la alteración del cambio climático y algunas prácticas agrícolas. Los científicos dijeron que este trabajo podría ayudar a modelar las futuras emisiones de carbono al brindar mejores predicciones de cuánto CO2 podría liberarse del suelo.

"Afortunadamente, los modeladores climáticos están en paralelo con nosotros, "dijo Fendorf, quien es el Profesor de la Familia Huffington en Ciencias de la Tierra en la Escuela de la Tierra de Stanford, Ciencias energéticas y ambientales. "Necesitan apreciar esto y lo están haciendo".

Protección de carbono

El suelo contiene tres veces más carbono que la atmósfera. Parte de ese carbono permanece atrapado bajo tierra a través de reacciones químicas con minerales. Sin embargo, la mayoría está en forma de materia vegetal y animal en descomposición, qué microorganismos se descomponen para crear energía y CO2, el equivalente a comer y respirar.

Este proceso de descomposición normalmente requiere oxígeno, pero en las pequeñas bolsas de tierra que carecen de oxígeno, llamados micrositios anaeróbicos, las bacterias han evolucionado para extraer energía de la materia orgánica sin oxígeno, aunque de forma menos eficiente. Estos microbios privados de oxígeno producen significativamente menos CO2 y tampoco pueden descomponer ciertas biomoléculas ricas en carbono, como ceras y lípidos.

"Los micrositios anaeróbicos desempeñan un papel protector, ya que conservan ciertos compuestos orgánicos que abundan en los suelos de todo el mundo, aumentar el almacenamiento de carbono y disminuir las emisiones de CO2 de los suelos, "dijo Keiluweit, quien ahora es profesor asistente en la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Pero a pesar de que los científicos conocen desde hace mucho tiempo la existencia de micrositios anaeróbicos, su prevalencia y su contribución general al ciclo global del carbono:los intercambios de carbono entre la atmósfera de la Tierra, océanos y sistemas terrestres:no se comprendió bien y no se tuvo en cuenta en los modelos de ecosistemas que se incorporan a las proyecciones climáticas futuras.

"La percepción general ha sido que los hábitats que están completamente bajo el agua, como los humedales y los pantanos, son anaeróbicos, y que se inundó, o tierras altas, los suelos son en su mayoría aeróbicos, "Lo que mostramos en este estudio", dijo Fendorf. "Lo que mostramos en este estudio es que en realidad hay un volumen muy significativo de suelo de tierras altas que se asienta en entornos anaeróbicos".

Micrositios en el laboratorio

En el nuevo estudio, Keiluweit y sus colegas crearon micrositios anaeróbicos en el laboratorio manipulando minuciosamente el flujo de oxígeno a las muestras de suelo y luego midieron su producción de CO2, así como sus concentraciones de lípidos y cera.

Lo que encontraron fue que a medida que el oxígeno escaseaba, los microbios del suelo pasaron de una respiración aeróbica a una respiración anaeróbica cada vez menos eficiente. Como resultado, se descompusieron menos moléculas de cera y lípidos ricos en carbono y la producción de CO2 se redujo en un factor de 10.

Como una verificación del mundo real de sus resultados, los investigadores también examinaron el suelo de los campos agrícolas en Oregon. Tanto los resultados de laboratorio como los de campo mostraron tendencias notablemente consistentes, Indicando que, contrariamente a la sabiduría convencional, De hecho, los suelos de las tierras altas contienen grandes volúmenes de micrositios anaeróbicos que protegen tipos específicos de moléculas de carbono.

"Según nuestros resultados de laboratorio, esperaríamos que los suelos ricos en micrositios anaeróbicos tuvieran muchos lípidos y ceras sobrantes, y eso es lo que encontramos en los campos, "Dijo Keiluweit.

Sensible a las perturbaciones

Los nuevos hallazgos destacan las muchas formas en que el cambio climático y ciertas prácticas agrícolas podrían alterar estos micrositios y cambiar la cantidad de CO2 que se libera del suelo.

Calentamiento del suelo, por ejemplo, Es probable que aumente la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera. "Al igual que con nosotros, cuando calientas microbios, aumenta su actividad metabólica, ", Dijo Fendorf. En las regiones del suelo con oxígeno, las bacterias residentes consumirán más de ese abundante oxígeno y producirán CO2 de forma más rápida y eficiente.

Se espera que el cambio climático haga que algunas regiones sean más húmedas y otras más secas a medida que cambian los patrones climáticos. Esas dos tendencias tienen diferentes impactos en los microbios del suelo. Las áreas que reciben más lluvia, o más riego a través de la agricultura, contendrán menos oxígeno y, por lo tanto, probablemente producirán menos CO2.

El suelo más seco generalmente tiene más oxígeno y los microbios que contiene producirán más CO2. Sin embargo, en condiciones muy secas, la productividad cae tanto para los microbios aeróbicos como anaeróbicos porque el agua es esencial para la vida.

"Los cambios en la humedad del suelo derivados del riego o de los patrones climáticos alterarán, por tanto, la distribución de los metabolismos microbianos y la tasa de producción de CO2, "Dijo Fendorf.

Además, aflojamiento frecuente, o labrando, de suelos airea el suelo, convirtiendo los micrositios anaeróbicos en aerobios y aumentando la liberación de CO2. "Nuestros hallazgos destacan un beneficio de las prácticas de baja labranza y otras prácticas de uso de la tierra que limitan el aumento de la aireación del suelo, "Dijo Fendorf.