Una mejor comprensión de los ciclos terrestres del carbono para una modelización más precisa del cambio climático
Los ecosistemas terrestres absorben un 25-30 % de las emisiones de carbono de los combustibles fósiles. La fotosíntesis vegetal elimina la mayor cantidad de carbono de la atmósfera para fabricar azúcares que impulsan el crecimiento de las plantas. Los descomponedores de tierra y plantas también emiten CO2 de nuevo a la atmósfera mediante la respiración. La biosfera terrestre actualmente es un sumidero neto de CO2 a causa de un pequeño desequilibrio entre la fotosíntesis y la respiración. Para aprovechar al máximo este potencial de almacenamiento de carbono y predecir su futura respuesta al cambio climático, deben determinarse de forma más precisa estos flujos. Medir la fotosíntesis y la respiración por separado supone un gran desafío que debe superarse, dado que estos procesos determinan los ciclos del carbono sobre la tierra y se representan en los actuales modelos del sistema terrestre (MST) empleados para proporcionar proyecciones climáticas y orientaciones en materia de mitigación. El proyecto SOLCA (Carbonic anhydrase: where the CO2, COS and H2O cycles meet), financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), utilizó sulfuro de carbonilo (COS) y la composición de isótopos de oxígeno del dióxido de carbono (CO18O) como trazadores de la actividad fotosintética. La anhidrasa carbónica (CA), una enzima de la fotosíntesis que agiliza la hidratación de CO2 y la hidrólisis de COS, los absorbe. La CA está presente en la tierra. El principal objetivo de SOLCA era identificar los mecanismos físicos y ecológicos que impulsan la actividad de la CA en la tierra a través de diferentes biomas.
Preparar el terreno
El equipo del proyecto desarrolló un sistema de intercambio de gases capaz de medir los flujos de COS y CO18O simultáneamente a partir de microcosmos de tierra controlados por el clima. Mediante tierra recogida de biomas de diverso tipo, desde áridos sistemas mediterráneos hasta húmedos bosques boreales, y utilizando algoritmos de modelización desarrollados por el equipo, se pudo calcular la actividad de CA por primera vez para ambos trazadores. También se midieron las propiedades químicas, estructurales y microbianas de cada tierra para identificar los impulsores de la actividad de la CA en diversos continentes y estaciones. Entonces se incorporó esta nueva información en un MST único para relacionar las concentraciones atmosféricas de COS y CO18O con las variaciones de fotosíntesis y respiración a gran escala. Al comparar estas predicciones con mediciones reales tomadas por una red mundial de estaciones atmosféricas, el equipo podría ajustar las estimaciones de la fotosíntesis global mediante estos trazadores. «Según las hipótesis, cuanto la tierra contiene más biomasa microbiana suele presentar unas tasas de hidrólisis de COS e hidratación de CO2 superiores. Ahora es posible, por primera vez, predecir cómo varía la actividad de la CA de la tierra en la superficie terrestre y calcular el intercambio de COS y CO18O entre las superficies de la tierra y la atmósfera», explica Lisa Wingate, científica de investigación del Instituto Nacional de Investigación Agronómica de Francia y directora del proyecto. «Comprender este nexo entre terrenos (y plantas) y la variabilidad estacional del CO2, COS y CO18O en la atmósfera puede ayudar a mejorar la siguiente generación de modelos del sistema terrestre y reducir, así, las incertidumbres en las respuestas de nuestros ecosistemas a los futuros cambios en el clima».
Apoyo a los esfuerzos de descarbonización
Los resultados de SOLCA ayudarán a desarrollar nuevas teorías y herramientas de modelización para mejorar nuestra comprensión del ciclo del carbono sobre la tierra. Actualmente, la mayoría de conjuntos de datos del proyecto son de acceso abierto para la comunidad investigadora; además, el equipo está trabajando en la publicación de más datos. De cara al futuro, Wingate comenta: «Dado que cada vez se están teniendo más en cuenta las estrategias de eliminación de dióxido de carbono, nuestra comprensión de cómo responde la actividad de la CA al clima podría ayudarnos a entender mejor cómo se regula la erosión atmosférica natural de las rocas de silicatos y carbonatos en ecosistemas, y ofrecer soluciones basadas en la naturaleza para eliminar el CO2 de la atmósfera mediante la mejora artificial de la erosión».
Palabras clave
SOLCA, sumidero de carbono, ciclo del carbono, flujo, CO2, respiración, fotosíntesis, biomasa, microbiano, emisiones, cambio climático
