El proyecto Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments utiliza una serie de recintos para exponer las parcelas de turberas a elevadas temperaturas y dióxido de carbono. Crédito:Misha Krassovski / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía han demostrado una relación directa entre el calentamiento climático y la pérdida de carbono en un ecosistema de turberas. Su estudio publicado en Avances de AGU proporciona una visión de los futuros potenciales en los que importantes reservas de carbono en las turberas podrían liberarse a la atmósfera como gases de efecto invernadero.
Las turberas cubren actualmente alrededor del 3% de la masa terrestre de la Tierra y contienen al menos un tercio del carbono global del suelo, más carbono del que se almacena en los bosques del mundo.
Las turberas son particularmente buenas para bloquear el carbono debido al frío, mojado, condiciones ácidas que preservan capas de metros de profundidad de materia vegetal antigua. Los científicos se han interesado mucho en estas enormes reservas de carbono, cuestionando cuánto y qué tan rápido hace más calor, Las condiciones más secas en una turbera pueden desencadenar procesos microbianos que liberan carbono en forma de dióxido de carbono y metano al aire. fomentando el ciclo de calentamiento a medida que los gases atrapan el calor en la atmósfera.
Ingrese las respuestas de DOE sobre piceas y turberas en entornos cambiantes, o proyecto SPRUCE, un experimento único de manipulación del ecosistema completo en los bosques del norte de Minnesota. SPRUCE utiliza una serie de recintos para exponer grandes parcelas de turberas a cinco temperaturas diferentes, con la más caliente de las cámaras experimentando un aumento de aproximadamente 16 grados Fahrenheit por encima y por debajo del suelo. La mitad de los recintos también recibieron niveles elevados de dióxido de carbono.
Los científicos utilizaron recintos experimentales SPRUCE para registrar la pérdida neta de carbono de las parcelas calentadas en las turberas de Minnesota. Crédito:Misha Krassovski / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Este experimento futurista permite a los científicos medir los efectos de las condiciones que este ecosistema nunca ha experimentado antes. proporcionando una visión de los posibles climas futuros.
"Debido a la inversión del DOE en un experimento a gran escala, hemos podido estudiar el calentamiento de todo el ecosistema en un rango de temperaturas que no se pueden extrapolar a partir de datos históricos, "dijo Paul Hanson, Científico del ecosistema ORNL y coordinador del proyecto SPRUCE. "Al hacerlo, tenemos evidencia de que se anticiparán pérdidas de carbono para los sistemas de turberas que cambian rápidamente en el futuro ".
Hanson y sus colegas examinaron tres años de datos de SPRUCE, seguimiento de los cambios en el crecimiento de las plantas, niveles de agua y turba, actividad microbiana, el crecimiento fino de las raíces y otros factores que controlan el movimiento de carbono dentro y fuera del ecosistema. Juntos, estas entradas y salidas conforman lo que se conoce como presupuesto de carbono.
El estudio encontró que en solo tres años, todas las parcelas de pantanos calentados pasaron de ser acumuladores de carbono a emisores de carbono, lo que marca la primera vez que se utilizan parcelas de ecosistemas completos para documentar tales cambios. Este cambio fundamental en la naturaleza del pantano ocurrió incluso en el nivel más modesto de calentamiento (alrededor de 4 grados F por encima de la temperatura ambiente), y mostró tasas de pérdida de carbono de cinco a casi 20 veces más rápidas que las tasas históricas de acumulación.
Los recintos SPRUCE altamente instrumentados midieron el movimiento de carbono a través de parcelas de turberas, registro de que las turberas calentadas se desplazaron de acumuladores de carbono a emisores de carbono. Crédito:ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
Temperaturas más cálidas se traducen directamente en mayores emisiones de carbono, con la más cálida de las parcelas calentadas experimentalmente emitiendo la mayor cantidad de dióxido de carbono y metano. Los científicos se sorprendieron al encontrar una relación tan lineal entre el calor y la pérdida de carbono.
"Esta es una relación muy estrecha para los datos biológicos, "Hanson dijo." Estos resultados estaban dentro del rango de hipótesis en las que nos permitimos pensar, pero la sensibilidad de la pérdida de carbono a la temperatura fue un poco sorprendente ".
El declive del musgo sphagnum, una especie clave en este ecosistema, contribuyó notablemente a la pérdida neta de carbono. Un estudio anterior del colega de ORNL, Richard Norby, detalló el papel del sphagnum en la acumulación de carbono en la turba y su descomposición potencialmente irreversible a medida que el calentamiento seca los pantanos.
Los datos de SPRUCE informarán un nuevo modelo de humedal para uso potencial en el proyecto del Modelo de Sistema Terrestre de Exascala de Energía del DOE, que utiliza computación de alto rendimiento para simular y predecir cambios ambientales importantes para el sector energético. El modelo de humedales predijo con precisión los efectos de la temperatura, pero sobrestimó el impacto del dióxido de carbono elevado en comparación con los datos de SPRUCE. que no mostró efectos significativos a nivel de ecosistema después de tres años de tratamiento.
