La investigación forestal vincula la absorción de carbono y el uso del agua

Una investigación vincula la cantidad de dióxido de carbono absorbido por los ecosistemas terrestres, como los bosques, con la disponibilidad de agua, que escasea durante las sequías.

Nuestro clima se está calentando rápidamente, con el aumento de las temperaturas afectando los entornos físicos que sustentan ecosistemas enteros. Tanto los seres humanos como las especies animales se enfrentan a enormes desafíos para su supervivencia debido al cambio climático.

Durante un viaje de doctorado a una torre de covarianza de remolinos en un bosque canadiense, mientras contemplaba las coloridas copas de los árboles en otoño, el ecologista del cambio climático y profesor adjunto de la Universidad Nacional de Singapur, Luo Xiangzhong, se dio cuenta de que la torre estaba monitoreando algo invisible: la cantidad de agua y dióxido de carbono que el bosque estaba usando y absorbiendo.

El conocimiento de que la absorción de dióxido de carbono del bosque había aumentado durante 10 años por razones aún desconocidas cristalizó su interés en los vínculos entre lo visible y lo invisible, y cómo el clima puede afectar a los ecosistemas en formas que no podemos ver directamente.

El reciente estudio que dirigió ilustra claramente esta relación. Los hallazgos destacan el impacto significativo que tienen las sequías en la capacidad de los bosques para absorber dióxido de carbono (o CO₂ ₎ , el principal gas de efecto invernadero que impulsa el cambio climático, de la atmósfera.

Aquí, Luo comparte más sobre la importancia de la ecología del cambio climático, sus temas hermanos del ciclo del carbono y la fotosíntesis global, así como su investigación:

P ¿Qué es la ecología del cambio climático?

R La ecología del cambio climático estudia las interacciones entre el cambio climático y los ecosistemas naturales. Este es un proceso bidireccional. Por un lado, el cambio climático influye en los ecosistemas, lo que plantea preguntas como si el aumento de las temperaturas y la reducción de las precipitaciones pueden provocar el colapso de las selvas tropicales. Por otro lado, los ecosistemas pueden impactar el clima al modular los ciclos del carbono y del agua en la Tierra. Por ejemplo, los ecosistemas pueden mitigar el calentamiento global al absorber CO₂ de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Numerosas interacciones y retroalimentaciones ambientales se combinan para crear una relación bastante compleja entre los ecosistemas terrestres y el cambio climático.

Cuando hablamos de ecosistemas, solemos pensar en árboles y hojas. Sin embargo, los avances en las técnicas de observación de la Tierra de los últimos 20 años, como la covarianza de remolinos, el intercambio gaseoso foliar y la modelización del sistema terrestre, nos han ayudado a ver mucho más allá. También nos brindan una gran oportunidad para ampliar los límites del conocimiento y comprender mejor la dinámica de los ecosistemas.

P ¿Podría compartir más detalles de su reciente estudio sobre el vínculo entre las sequías y la capacidad de los bosques para absorber dióxido de carbono?

R Los ecosistemas absorben diferentes cantidades de CO₂  de la atmósfera anualmente, lo que provoca variaciones en la concentración atmosférica de CO₂ ₍ p. ej., cuando los ecosistemas terrestres absorben más CO₂ _, la concentración atmosférica de CO₂ disminuye). Los científicos han debatido las razones de las variaciones en la absorción de CO₂ por parte de los ecosistemas y la concentración atmosférica de CO₂ _, y han aportado explicaciones bastante contradictorias: algunos sugieren que las anomalías de temperatura son la principal causa, otros la humedad del suelo y otros apuntan a cambios históricos en el uso del suelo.

En este estudio, analizamos el cambio de magnitud de la variación en los últimos 60 años y encontramos un papel dominante que las sequías extremas tropicales desempeñaron en la modulación de la variación atmosférica del CO ₂ . Este nuevo descubrimiento avanza nuestra comprensión del ciclo global del carbono y destaca cómo las sequías tropicales, previamente descuidadas y mal consideradas en los modelos climáticos y de carbono, de hecho han modulado la variación a largo plazo del CO ₂ atmosférico . A medida que ocurren sequías extremas, los ecosistemas experimentan una regulación negativa de la fotosíntesis, así como mortalidad de árboles, incendios, regeneración y descomposición de madera muerta. Estos procesos harían que la absorción de CO ₂ del ecosistema fuera más variable a largo plazo. En particular, descubrimos que las sequías en los ecosistemas de Asia tropical tienen impactos descomunales en la variación a largo plazo del ciclo global del carbono, lo que motivará nuestros estudios futuros para examinar los impactos de la sequía en los ecosistemas de Asia tropical, incluidos los de Singapur.

P Tiene un interés particular en la dinámica del ciclo del carbono terrestre y la fotosíntesis global, temas que parecen estar atrayendo un creciente interés mundial. ¿Podría contarnos un poco más sobre ellos y su importante papel en la mitigación del cambio climático?

R El cambio climático es inducido por las emisiones humanas de gases de efecto invernadero que atrapan el calor, como el dióxido de carbono. Desde 1958, el nivel global de CO₂ atmosférico ha aumentado aproximadamente un 30% y la temperatura global, un grado Celsius [1,8 grados Fahrenheit]. Una función clave de los ecosistemas es la captura de carbono. Mediante la fotosíntesis, los ecosistemas absorben el CO₂del aire y lo retienen en la biomasa, proporcionando así una solución natural para compensar las emisiones humanas de _CO₂ .

Sin embargo, los ecosistemas no solo absorben CO₂ mediante la fotosíntesis, sino que también lo liberan mediante la respiración y las perturbaciones (p. ej., incendios y cambios en el uso del suelo). Por lo tanto, es necesario comprender bien todos los flujos de carbono individuales en el ciclo del carbono terrestre para cuantificar correctamente la capacidad de secuestro de carbono del ecosistema terrestre.

Actualmente, los ecosistemas terrestres pueden compensar aproximadamente el 25 % de las emisiones humanas de CO₂ cada año, lo que constituye un sumidero de carbono terrestre. El objetivo principal de mi investigación es comprender cómo este sumidero de carbono terrestre cambiará con el cambio climático y cuáles son las mejores prácticas para mantenerlo y mejorarlo para mitigarlo. Mi trabajo actual, tanto el de mi equipo como el mío, se centra principalmente en la fotosíntesis, ya que es el punto de inicio del ciclo del carbono terrestre y determina otros flujos de carbono, y dado que aún enfrentamos incertidumbres considerables al estimar la fotosíntesis en grandes regiones.

P ¿En qué proyectos de investigación estás trabajando actualmente?

A Mi equipo y yo estamos trabajando actualmente en dos proyectos destinados a mejorar nuestra comprensión del ciclo del carbono terrestre en Asia tropical.

En uno de ellos, examinamos las características estructurales y fisiológicas de los árboles del Sudeste Asiático. Estas características, como el contenido de nutrientes en las hojas, la clorofila y la cantidad de hojas, son los pilares fundamentales de los ecosistemas. Con una buena comprensión de estas características, podremos cuantificar la capacidad de secuestro de carbono de los ecosistemas del Asia tropical.

En el segundo proyecto, investigamos los impactos conjuntos del cambio climático y el uso del suelo en el ciclo del carbono en el Sudeste Asiático. La razón principal es que el Sudeste Asiático es un foco mundial de deforestación y pierde toneladas de carbono cada año. Esperamos descubrir cuánto carbono se podría haber ahorrado si hubiéramos conservado estos bosques en un clima cambiante, para así orientar los esfuerzos regionales de restauración del carbono.

Además, esperamos desarrollar un modelo de carbono de vanguardia específico para Asia tropical, que permita predecir de forma oportuna y precisa el ciclo del carbono regional. También buscamos explorar los impactos a largo plazo del cambio climático en las funciones ecosistémicas y comprender su grado de adaptación al cambio climático. Nuestro objetivo es establecer infraestructuras avanzadas, como torres de covarianza de remolinos y sensores de fluorescencia inducida por el sol, en Singapur para monitorear el intercambio de CO₂ entre la tierra y la atmósfera _en los ecosistemas locales, y utilizar las mediciones para desarrollar nuestras teorías ecológicas y respaldar nuestros estudios sobre el ciclo del carbono terrestre en Asia tropical.

Fuente: NUS