Los 16 monolitos de pastizales provienen de Kaserstattalm en el Tirol Stubaital, un sitio para la investigación de ecosistemas a largo plazo. Crédito:Eliza Harris
Los científicos dirigidos por Eliza Harris y Michael Bahn del Instituto de Ecología de la Universidad de Innsbruck han logrado estudiar las emisiones del gas de efecto invernadero N 2 O bajo la influencia de impactos ambientales con un nivel de detalle sin precedentes. El estudio, que ahora se ha publicado en Avances de la ciencia , por lo tanto, también es un punto de partida para la creación de modelos que podrían predecir las tendencias futuras en la dinámica de emisión de gases de efecto invernadero de los ecosistemas bajo el cambio climático global.
Óxido nitroso (N 2 O) es un potente gas de efecto invernadero cuya tasa de crecimiento atmosférico se ha acelerado durante la última década. La mayor parte de N antropogénico 2 Las emisiones de O resultan de la fertilización de suelos con nitrógeno, que se convierte en N 2 O a través de varios procesos abióticos y biológicos. Un equipo de científicos dirigido por Eliza Harris y Michael Bahn del grupo de investigación de Ecología Funcional de la Universidad de Innsbruck ha podido rastrear en detalle la N 2 O vías de producción y consumo que ocurren dentro del ciclo del nitrógeno, y en última instancia conducir a la emisión de este gas de efecto invernadero, como parte del proyecto NitroTrace financiado por FWF. En una instalación experimental en la Universidad de Innsbruck, Se estudiaron 16 monolitos de pastizales intactos del sitio subalpino de Investigación de Ecosistemas a Largo Plazo (LTER) Kaserstattalm en la región de Stubaital del Tirol. Los bloques de suelo estuvieron expuestos a sequías extremas y posterior rehumectación. Estas condiciones climáticas reflejan los cambios climáticos a los que se enfrentan muchas regiones del mundo, incluidos los Alpes, están cada vez más expuestos.
"Nuestro objetivo era cuantificar el efecto neto de la sequía y la rehumectación en N 2 O procesos de formación y emisiones, que actualmente está en gran parte inexplorado, ", dice Eliza Harris. Contrariamente a las expectativas de los investigadores, el proceso de desnitrificación, la descomposición del nitrato en N 2 O y nitrógeno molecular (N2) por microorganismos especializados, se encontró que dominaba N 2 O producción en suelos muy secos.
Según supuestos anteriores, este proceso tiene lugar principalmente en húmedo, suelos pobres en oxígeno, y como resultado más N 2 O puede liberarse a la atmósfera durante la sequía de lo esperado. Los investigadores esperaban que el proceso de nitrificación predominara en suelos secos, produciendo nitrato, que es un compuesto químico importante para las plantas. "Supusimos que si el suelo estaba seco, habría suficiente oxígeno disponible para la nitrificación. Después de un examen más detenido, pudimos detectar acumulaciones de materia orgánica que contienen nitrógeno inducidas por la sequía en la superficie de nuestras muestras de suelo e identificarlas como desencadenantes de la desnitrificación en suelos secos. Esto sugiere un papel importante para las vías de quimiodenitrificación y codenitrificación previamente poco entendidas, donde procesos abióticos y bióticos adicionales conducen a la formación de N 2 Oh "explica Eliza Harris el sorprendente resultado. En general, norte 2 La emisión de O fue mayor durante la rehumectación después de una sequía extrema.
Los resultados proporcionan a los investigadores conocimientos sin precedentes sobre el ciclo del nitrógeno y los procesos implicados en la formación del gas de efecto invernadero N 2 O en respuesta a parámetros ambientales. Una mejor comprensión de las reacciones de producción y consumo puede ayudar a encontrar soluciones para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. que han ido aumentando durante décadas.
Método de análisis innovador
Para el éxito de la investigación fue crucial el uso de espectroscopia de isótopos láser, posible gracias al proyecto financiado por FFG LTER-CWN. "A través de esta novedosa técnica analítica, podemos determinar la composición isotópica de N 2 O. Por lo tanto, obtenemos una especie de huella dactilar para el proceso de formación del N emitido 2 Oh lo que a su vez nos ayuda a comprender su proceso de formación microbiana, Eliza Harris enfatiza la importancia de este procedimiento. Los análisis de ecología molecular también les ayudaron a determinar qué genes y microbios estaban involucrados en la transformación del nitrógeno. Además, Las técnicas de análisis espacial ayudaron a determinar la composición y distribución elemental en el suelo. "Esperamos que al continuar aplicando la combinación de estos métodos en futuros proyectos de investigación similares, obtendremos más información sobre los efectos de retroalimentación entre el cambio climático y el ciclo del nitrógeno en diferentes ecosistemas y entornos, ", dice Eliza Harris. El objetivo a largo plazo de los investigadores es utilizar modelos para predecir la dinámica de las emisiones de los ecosistemas en el contexto del cambio climático.
