La absorción de nutrientes durante el período inactivo de la fotosíntesis es una gran proporción de la absorción anual a nivel mundial. Este mapa muestra la fracción de absorción anual de nitrógeno de la planta que ocurre durante los períodos de fotosíntesis inactiva. Crédito:Berkeley Lab
Los científicos del clima no han tenido debidamente en cuenta lo que hacen las plantas por la noche, y eso, resulta, es un error. Un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) ha encontrado que la absorción de nutrientes de las plantas en ausencia de fotosíntesis afecta las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
En un estudio publicado hoy en Naturaleza Cambio Climático , El autor principal, William Riley, demuestra cómo mejorar los modelos climáticos para representar con mayor precisión la dinámica biogeoquímica de la tierra. Utilizando un nuevo modelo terrestre global que desarrollaron e integraron en el Modelo de sistema terrestre de exaescala de energía (E3SM) del DOE, Riley y su equipo descubrieron que las plantas pueden absorber más dióxido de carbono y los suelos pierden menos óxido nitroso de lo que se pensaba. Sus simulaciones globales implican retroalimentaciones de los ecosistemas terrestres con la atmósfera más débiles de lo que predicen los modelos actuales.
"Esta es una buena noticia, con respecto a lo que hay actualmente en los modelos climáticos, "dijo Riley, científico del Área de Ciencias Ambientales y de la Tierra de Berkeley Lab. "Pero no es una buena noticia en general, no va a resolver el problema. Pase lo que pase, las plantas no se mantendrán al día con las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono; es solo que podrían hacerlo mejor de lo que sugieren los modelos actuales ".
Los seres humanos han emitido un récord de 34 gigatoneladas de CO 2 por año, promediado durante la última década. Aproximadamente la mitad de eso permanece en la atmósfera, mientras que el resto es absorbido por los océanos y la tierra (a través de la fotosíntesis); la última cantidad, llamado sumidero de carbono terrestre, varía de un año a otro dependiendo de factores como incendios, sequía, uso del suelo, y clima.
Los científicos están tratando de comprender cómo el aumento de las emisiones globales de dióxido de carbono afectará al sumidero de carbono terrestre, que se estima que actualmente tiene entre 0 y 11 gigatoneladas de CO 2 por año, incluido el cambio de uso de la tierra, con gran variabilidad interanual. Otra complicación implica el óxido nitroso terrestre, que es un potente gas de efecto invernadero liberado naturalmente de la tierra y por las actividades agrícolas e industriales. En otras palabras, ¿En qué medida las plantas podrán mejorar los aumentos en las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono?
El nuevo estudio de Berkeley Lab descubrió que al no contabilizar adecuadamente lo que hacen las plantas por la noche y durante la temporada de no crecimiento, los modelos climáticos pueden estar subestimando el sumidero de carbono terrestre y sobreestimando la liberación de óxido nitroso, este último por 2,4 gigatoneladas de CO 2 -equivalente por año. "Este número es sustancial en comparación con el sumidero de carbono terrestre actual, "Riley dijo, desde aproximadamente un cuarto hasta más del 100 por ciento, dependiendo del año.
Competencia planta-microbio por los nutrientes
La capacidad de las plantas para absorber dióxido de carbono está limitada por la disponibilidad de nutrientes del suelo, especialmente nitrógeno y fósforo. Los nutrientes más abundantes son, cuantas más plantas puedan aprovechar el aumento del dióxido de carbono atmosférico. Los microbios en el suelo también son un factor porque compiten con las plantas por los nutrientes.
Microbios De hecho, juegan un papel importante en el ciclo del carbono, e interacciones entre plantas, tierra, y los microbios son complejos, presentando un desafío para los científicos del clima. La mayoría de los modelos climáticos asumen que las plantas compiten por los nutrientes del suelo solo cuando los exigen para la fotosíntesis. y no, por ejemplo, por la noche o en épocas de no crecimiento.
"Lo que la mayoría de los modelos climáticos han ignorado es esta literatura de observación bastante sólida que muestra que las plantas adquieren nitrógeno del suelo incluso cuando no están realizando la fotosíntesis, "Dijo Riley.
Berkeley Lab se ha centrado en el tema de las interacciones planta-suelo-microbio a través de su iniciativa Microbes to Biomes, y será un tema central del Centro de Integración de Programas Biológicos y Ambientales, o BioEPIC, una instalación propuesta que albergaría capacidades experimentales únicas para avanzar en los objetivos de la misión del DOE en ciencias energéticas y ambientales. Uno de los objetivos es representar y estudiar estos procesos a escala y de forma controlada.
"Este estudio demuestra avances en la representación más mecánica de los procesos terrestres que son importantes para el clima y serán importantes para BioEPIC, "Dijo Riley.
Menores emisiones de óxido nitroso
En este estudio, El investigador del Berkeley Lab, Qing Zhu, un coautor del artículo, llevó a cabo un metanálisis de 120 experimentos de absorción de nitrógeno a corto plazo por parte de las plantas para probar su nuevo modelo terrestre global, llamado ELMv1. "También comparamos las observaciones de la absorción de nutrientes durante la noche con las del día y durante las temporadas de no crecimiento, ", Dijo Riley." Estamos bastante seguros de que los mecanismos básicos en el modelo son correctos y este metanálisis y las observaciones de sitios individuales lo respaldan ".
Descubrieron que una parte significativa de la absorción de nutrientes tiene lugar en ausencia de fotosíntesis, ya que las plantas y los microbios compiten por los nutrientes. "Las cantidades varían mucho según la latitud, pero en las latitudes más altas, como el Ártico, aproximadamente el 20 por ciento de la absorción anual de nitrógeno de las plantas ocurre fuera de la temporada de crecimiento. Eso sube al 55 por ciento para la absorción nocturna en los trópicos, ", dijo." Eso es muy importante para las plantas y facilitará la absorción de carbono atmosférico, y actualmente se ignora por completo en la mayoría de los modelos climáticos ".
"Este tipo de mejora del modelo nos ayudará a comprender mejor las implicaciones del futuro CO 2 emisiones, "Dijo Riley.
Un coautor adicional del artículo, "Retroalimentaciones más débiles de la tierra y el clima a partir de la absorción de nutrientes durante los períodos inactivos de la fotosíntesis, "fue el científico de Berkeley Lab, Jinyun Tang. El estudio fue financiado por la Oficina de Ciencias del DOE.
