La forma en que los bosques responden a los niveles elevados de nitrógeno de la contaminación atmosférica no siempre es la misma. Mientras que un bosque está filtrando nitrógeno como se esperaba, un porcentaje más alto que el visto anteriormente está abandonando el sistema nuevamente como el potente gas de efecto invernadero óxido nitroso, dicen los investigadores.

"Creo que lo que hemos descrito es un nuevo ejemplo de cómo los bosques responden a las altas aportaciones atmosféricas, "dijo Jason Kaye, profesor de biogeoquímica en Penn State.

Los bosques sirven como filtros importantes de nitrógeno de la contaminación atmosférica como la quema de combustibles fósiles, amortiguando que el nutriente se escurra a los arroyos y cause daño ambiental.

"En el pasado, Los científicos han definido un número limitado de formas en que los bosques podrían responder a medida que acumulan nuevos aportes de nitrógeno de la contaminación atmosférica. ", Dijo Kaye." Vemos que entra una gran cantidad de nitrógeno, pero parece que se va como un gas, y eso es un nuevo giro en nuestra comprensión de cómo los bosques van a responder a la contaminación atmosférica ".

Estudios anteriores encontraron que los bosques absorben hasta el 90 por ciento del nitrógeno que cae de la atmósfera con la lluvia. Cuando los bosques se saturan, el nitrógeno adicional no se absorbe con tanta eficacia y se transporta cuesta abajo a los arroyos, donde puede salir del sistema y contribuir a la contaminación del agua.

Parte del nitrógeno también es consumido por microbios que se encuentran en suelos con poco oxígeno cerca de arroyos y humedales, y se convierte en óxido nitroso, un gas de efecto invernadero, que finalmente regresa a la atmósfera.

En el nuevo estudio, publicado recientemente en el Revista de investigación geofísica:Biogeociencias , los investigadores encontraron que el bosque estaba absorbiendo más de la mitad del nitrógeno de la contaminación atmosférica, pero que la producción de óxido nitroso ocurre a un ritmo mayor de lo esperado, y en porciones de tierras altas de la cuenca no estudiadas previamente. La producción de óxido nitroso en las tierras altas fue una de las mayores producciones de nitrógeno del sistema.

"Trasladarse a zonas de montaña más alejadas del arroyo, no esperas que esté tan mojado, "dijo Julie Weitzman, investigador postdoctoral en el Centro de Investigación Científica Avanzada de CUNY y el Instituto Cary de Estudios de Ecosistemas. "Pero conociendo la hidrología de la zona, especialmente la marisma y la pendiente media con suelo profundo, definitivamente puede saturarse por la escorrentía de las crestas y el flujo convergente que se mueve hacia áreas cóncavas ".

Los investigadores dijeron que el presupuesto de nitrógeno que desarrollaron podría conducir a una mejor comprensión de cómo los grandes paisajes, como los bosques del noreste de EE. UU., responderá al aumento de los niveles de nitrógeno en la atmósfera.

"Queremos poder predecir cómo los ecosistemas forestales amortiguarán las corrientes de la contaminación atmosférica, "Dijo Kaye." Queremos poder proyectar eso en el futuro en muchos escenarios diferentes. Creo que este trabajo sugiere que realmente debemos pensar en los controles de las pérdidas de gas nitrógeno de las tierras altas a medida que construimos ese conocimiento ".

El estudio también es uno de los primeros en crear un presupuesto de nitrógeno que incluye aportes de la erosión de las rocas. Los investigadores dijeron que alrededor del 10 por ciento de las entradas anuales de nitrógeno provienen de la erosión de las rocas. Debido a que el lecho de roca de esquisto está muy extendido en la superficie de la Tierra, La meteorización de las rocas representa una parte importante del presupuesto de nitrógeno que no se ha obtenido en estudios anteriores. dijeron los investigadores.

Weitzman, quién es el autor principal del artículo, realizó la investigación mientras era estudiante de posgrado en Penn State. Ella recolectó muestras de campo durante dos años del cercano Observatorio de la Zona Crítica de Susquehanna Shale Hills, parte de una red financiada por la National Science Foundation que promueve la investigación interdisciplinaria sobre las ciencias de la superficie terrestre.

Susan Brantley, profesor distinguido de geociencias en la Facultad de Ciencias de la Tierra y Minerales y director del Instituto de Sistemas Ambientales y de la Tierra en Penn State, es investigador principal del proyecto Shale Hills CZO.

"El CZO es único en el sentido de que hay tantos colaboradores diferentes que analizan diferentes aspectos de la zona crítica, ", Dijo Weitzman." Había una gran cantidad de datos y mucha gente mirando diferentes aspectos. No tiene que salir y tratar de abordar cada pequeño aspecto del presupuesto de nitrógeno solo. Reunimos este presupuesto con un poco de información de todos los que han trabajado allí ".

El CZO cuenta con dos sitios boscosos cerca del Centro Ambiental Shaver's Creek en el condado de Huntingdon. El proyecto se expandió recientemente para incluir un sitio agrícola propiedad de Herbert Cole, profesor emérito de la Facultad de Ciencias Agrarias.

"Estamos acumulando estas cuencas hidrográficas que nos ayudan a predecir lo que está sucediendo en Shaver's Creek, "Dijo Kaye." Tenemos una comprensión de la zona de captación boscosa. El agua desciende por paisajes agrícolas, y debemos adoptar el mismo enfoque de presupuesto de nitrógeno y aplicarlo a Cole Farm y ver qué aprendemos allí ".