El proyecto revela que los primeros años de calentamiento del suelo el ecosistema sufre una súper-reacción: el metabolismo de los microorganismos se acelera, se libera carbono a la atmósfera y la composición del suelo cambia
El pueblo islandés Hveragerði cuenta con unos 3000 habitantes y está rodeado de un paisaje salpicado de fumarolas de humo y vapor que emanan desde la tierra. Una de las cosas que hace especial a esta región es que un terremoto en 2008 provocó la aparición de gradientes geotermales naturales. Estos gradientes calientan el suelo en diferentes intensidades -entre los 0,5°C a los 40°C por encima de la temperatura ambiente- y lo convierten en un auténtico laboratorio para estudiar en directo cómo afectará el calentamiento del suelo a los ecosistemas fríos del planeta. Es en este entorno único donde, desde 2015, la investigadora del CREAF y profesora de la Universitat Autònoma de Barcelona, Sara Marañón, lidera el proyecto SOCRATES. Los resultados de la investigación no se limitan a Islandia, sino que son una ventana al futuro de lo que puede pasar a nivel global si seguimos ‘sumando grados’.
“Uno de nuestros retos es entender qué sucede exactamente en esos primeros años de calentamiento en el suelo, lo que conocemos como “cascada de desestabilización”: un ‘efecto dominó que afecta a microorganismos, raíces y vegetación antes de que el ecosistema logre estabilizarse nuevamente”, explica Marañón.
En este sentido, uno de los hallazgos del proyecto revela que los primeros años de calentamiento del suelo el ecosistema sufre una súper-reacción: el metabolismo de los microorganismos se acelera, se libera carbono a la atmósfera y la composición del suelo cambia. No obstante, a largo plazo, alcanza un nuevo equilibrio en el que ya no se observan cambios bruscos: las especies de seres vivos son diferentes o se han adaptado y, aunque hay una menor concentración de carbono, nitrógeno y materia orgánica en el suelo, el ecosistema ha alcanzado un nuevo estado estacionario. “El problema es que, aunque se estabilice, en el proceso se libera, de manera irreversible, carbono atmosférico antiguo que llevaba siglos almacenado, entre otras consecuencias”, advierte Marañón.
La despensa de nitrógeno se vacía
Otro de los resultados que el equipo ha publicado recientemente es que el calor también hace que los suelos se vacíen de nitrógeno -un alimento esencial para las plantas -. Sin suficiente nitrógeno, la vegetación crece menos de lo esperado y no es capaz de absorber tanto CO₂ ni compensar las emisiones que se generan desde el suelo, por lo que el balance global de gases de efecto invernadero aumenta de manera irreversible e inesperada.
Entre los motivos, señalan que el ciclo natural del nitrógeno se desajusta: debido al calor los microorganismos se activan en invierno, cuando las plantas aún no lo necesitan, y el nutriente se pierde. Otro de los motivos es que el calor “adelgaza” la biomasa microbiana y, por tanto, son capaces de retener menos nitrógeno. Como consecuencia, parte de este nitrógeno puede filtrarse a las aguas subterráneas en forma de nitratos y puede contaminar los sistemas acuáticos. Otra parte puede liberarse como óxido nitroso, un gas de efecto invernadero casi 300 veces más potente que el CO₂.
Expediciones internacionales
Cada verano un equipo multidisciplinar e internacional viaja a Islandia para recoger muestras y hacer experimentos en directo. En esa época se puede observar al equipo trasplantando cilindros de suelo a zonas más calientes y extrayendo los que colocaron en años anteriores. Cuando se extraen los cilindros el procedimiento es exhaustivo: la Universidad de Islandia separa las muestras en fracciones -vegetación verde, vegetación seca, raíces y suelo- y, desde Reykjavik, las muestras viajan a Barcelona, donde Sara Marañón coordina diversos experimentos en el laboratorio. Por ejemplo, medir la respiración del suelo y emisiones de CO₂; el tamaño de la biomasa microbiana y la respiración de los microorganismos; también las transformaciones del nitrógeno —procesos como la amonificación y la nitrificación— que marcan la fertilidad del suelo, entre otras cosas. “Estos ensayos buscan poner a prueba una de las hipótesis centrales del proyecto: que con el calentamiento aumenta la demanda de carbono de los microorganismos, mientras que su capacidad de retener nitrógeno disminuye”, relata la investigadora.
Pero esto no es todo, otros socios aportan más piezas al rompecabezas. Por ejemplo, un equipo de la Universidad de Amberes (Bélgica) se centra en los cambios en la composición de las comunidades microbianas de los suelos sometidos a temperaturas elevadas. Su labor es especialmente delicada: para no perder información, las muestras deben congelarse inmediatamente en el mismo campo. Para ello, emplean unas mochilas especiales con nitrógeno líquido, donde las muestras se almacenan en pequeños tubos que quedan intactos hasta su análisis en laboratorio. Otro equipo de la Universidad de Tartu (Estonia) se focaliza en estudiar las raíces. Para hacerlo, emplean un método ingenioso: instalan mallas verticales, similares a una tela mosquitera, que permiten seguir el crecimiento de las raíces a medida que atraviesan el tejido. Este sistema ofrece una visión precisa de cómo las plantas responden a los cambios de temperatura en el subsuelo.
“Estos resultados nos ayudan a predecir qué puede pasar en ecosistemas árticos si sigue aumentando la temperatura y detectar las primeras señales de desestabilización”, finaliza Marañón.
El proyecto SOCRATES lo lidera el CREAF y también participan la Universitat de Barcelona, la Universidad de Viena en Austria y la Universidad Agrícola de Islandia. Además, el proyecto opera en colaboración con el Consorcio ForHot, que iniciaron un grupo de científicos y científicas de varias entidades internacionales, convencidos de que Islandia es el mejor laboratorio europeo para estudiar el calentamiento global en el suelo.
