Ecosistemas terrestres, atmósfera y cambio climático

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viernes 5 de noviembre de 2010
Ecosistemas terrestres, atmósfera y cambio
climático
Por Diana Venegas
Los efectos de la urbanización y de la industrialización han
provocado cambios en la composición química de la atmósfera a
nivel global, y los pronósticos de la comunidad científica revelan
que en los próximos años habrá incrementos en la temperatura y en
el nivel del mar, un problema que se intenta investigar desde varias
disciplinas.
Una de las premisas del cambio climático se centra en el aumento
de las concentraciones de CO 2 en la atmósfera y, al ser el CO 2 un
gas de efecto invernadero (muy bueno para capturar el calor que
hay en la tierra), se le asocia al aumento de temperatura. Estos
cambios se han atribuido, con base en mediciones realizadas, a una
actividad antropogénica: la quema de combustibles fósiles. Sin
embargo, también está la posibilidad de que el CO 2 sea liberado a
la atmósfera o capturado de la atmósfera por los ecosistemas
terrestres y acuáticos, capturándolo vía fotosíntesis o liberándolo
vía proceso de respiración.
En opinión de Rodrigo Vargas, joven investigador que
recientemente se integró al grupo de científicos del Departamento
de Biología de la Conservación del CICESE, el reto de la comunidad científica es proponer cómo disminuir las
concentraciones de CO 2 en la atmósfera o cómo estabilizarla.
Su interés por estudiar los cambios en la temperatura y en la precipitación (factores afectados por el cambio climático),
así como los cambios en la luz (un factor que es limitante para la fotosíntesis) lo ha llevado a preguntarse ¿cómo los
cambios en la temperatura, precipitación y fotosíntesis regulan los flujos de carbono y agua en los ecosistemas terrestres?
“Tal vez cuando entendamos cómo los factores biofísicos regulan estos flujos de agua y carbono en los ecosistemas
terrestres podremos resolver cómo estos ecosistemas responden a variaciones climáticas y por lo tanto estimar de una
mejor manera las contribuciones de este ecosistema al ciclo de carbono global y valuar si son fuente o sumidero de
carbono”, detalló.
Explicó que existe un balance entre la fotosíntesis (la captura de carbono) y la respiración (pérdida de carbono) para
entender el flujo neto de los ecosistemas. Cuando la fotosíntesis es mayor a la respiración se está reduciendo el CO 2 de la
atmosfera, mientras si la respiración es mayor a la fotosíntesis entonces se está siendo una fuente de CO 2 . Los flujos de
CO 2 se pueden medir a muchas escalas espaciales (un área puntual o a nivel regional o global, por ejemplo) y temporales,
y para cada una de esas escalas hay distintas técnicas. En su caso, para cuestiones puntuales, usa cámaras que miden el
intercambio gaseoso. Estos son aparatos que se ponen en el suelo o sobre una hoja de la planta y se conecta a un
analizador de gases infrarrojos (IRGA por sus siglas en inglés), con eso es posible medir los cambios en la concentración
de CO 2 o agua y con ecuaciones relativamente sencillas se puede estimar los flujos.
A nivel ecosistémico se utiliza la técnica de “eddy covarianza” o “correlación turbulenta” que, al conocer el cambio en la
concentración de CO 2 en la atmosfera y la velocidad de la dirección del viento (en tres dimensiones), permite estimar los
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flujos de carbono a nivel ecosistema. A escalas regionales o globales se utilizan modelos matemáticos y sistemas de
percepción remota. Estas tres técnicas se validan una a otra, las cámaras a nivel local sirven para validar lo que ven las
torres y las torres validan lo que ven los satélites.
La importancia de la interacción suelo- planta- atmósfera
Para entender el continuo suelo-planta-atmósfera (SPA) es importante la interacción con varias disciplinas. Sin embargo,
es común que las disciplinas compartamentalizen este continuo. Por ejemplo, los climatólogos prestan atención a la parte
de la atmósfera mientras que los edafólogos se enfocan en los suelos y los científicos de estas disciplinas rara vez
interactúan.
Aunque también están quienes intentan estudiar las interacciones
en el SPA, como es el caso de Rodrigo Vargas, quien ha trabajado
en cuestiones terrestres a escalas temporales que van de horas a
siglos. Así mismo, ha tratado de tener una visión más balanceada
de lo que pasa en el SPA, utilizando diferentes técnicas, modelos
ecosistémicos, análisis y mediciones. Para él lo más importante es
utilizar conceptos y teorías de distintas disciplinas.
Está consiente de que en todos los sistemas existen distintas
periodicidades y distintos procesos biofísicos que regulan los flujos
de carbono, pero ¿cuáles son estos procesos y a qué escalas
temporales intervienen? En una escala de días o años ¿qué es lo
que puede influir?, ¿qué hace un día o un año distinto de otro?
Un día está compuesto por la noche y el día, es algo fundamental;
en una escala de semanas tenemos otros factores sinópticos como
las lluvias. Cuando vienen estas lluvias puede haber cambios en la
composición microbiana del suelo y cambios en el metabolismo de
las plantas. A nivel de años hay variación interanual (invierno,
verano, etc.) y variaciones entre los años, porque uno es distinto del
otro. Entonces, ¿cuáles son los factores que están regulando los
flujos de CO 2 y agua en cada una de estas escalas temporales?,
insistió.
Precisamente, ese interés por conocer cómo los procesos biofísicos
regulan la dinámica del agua y carbono en ecosistemas terrestres lo
llevó a estudiar las interacciones suelo-planta-atmósfera para
entender la respuesta de los ecosistemas terrestres a distintos tipos
de eventos extremos, como los huracanes y el cambio climático.
Siguiendo la filosofía laboral de aprovechar las oportunidades interinstitucionales e internacionales y colaborar tanto
dentro como fuera de la institución, Rodrigo se ha avocado a colaborar en diversos proyectos. Actualmente, participa en
proyectos con Stephen Bullock y Stephen Smith, investigadores de la División de Biología Experimental y Ciencias de la
Tierra del CICESE (respectivamente). Su tarea será continuar con el trabajo pionero del CICESE en México: mantener las
mediciones de la torre de “eddy covarianza” en El Mogór, en el valle de Guadalupe. De hecho, están a la espera de
adquirir un sistema de respiración de suelo automático para hacer experimentos en ese sitio y entender la pérdida de
carbono en el ecosistema.
Rodrigo también está interesado en hacer estudios regionales sobre flujos de carbono a nivel de la península de Baja
California o toda la costa del Pacifico, desde La Paz hasta Alaska; y espera colaborar con oceanólogos del CICESE y la
UABC para estudiar procesos de teleconexión e interacciones con el océano.
Así mismo, actualmente coordina un proyecto para estudiar el metabolismo del carbono en plantas longevas de zonas
áridas de Baja California.
Señaló que los ecosistemas áridos cubren cerca del 35% de la superficie de la Tierra, y los cambios de uso del suelo en
estas regiones podrían afectar el clima regional y global. De hecho, los modelos climáticos predicen que el suroeste de los
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Estados Unidos y el noroeste de México son regiones sensibles al cambio climático. Por otra parte, hay pruebas de que
algunas plantas en estas regiones pueden vivir por varios cientos de años, lo que sugiere una gran capacidad de
adaptación a la variabilidad climática. Estudios previos han demostrado que las plantas son capaces de almacenar
carbono no estructural (NSC) durante varios años y luego asignarlos a la producción de nuevas estructuras como las
raíces finas, pero hasta la fecha no se sabe si este mecanismo fisiológico está presente en las plantas de larga duración de
los ecosistemas áridos.
“Una hipótesis es que estas plantas tienen la posibilidad de guardar carbono no estructural, es decir, no está fijo a su
estructura, como podrían ser sus tallos o madera. Nosotros (los humanos) guardamos reservas a través de la grasa, si no
comemos empezamos a consumir esa grasa; lo mismo pasa con las plantas en condiciones de estrés, comienzan a
consumir esas reservas de carbono no estructural. La pregunta es, si estas plantas son viejas ¿cuál es la edad de estas
reservas de carbono?, ¿son reservas que tienen uno o dos años o reservas que pueden estar guardadas por 15 o más
años?”, comentó Rodrigo Vargas.
Recordó que hace tiempo trabajó en un bosque tropical maduro y vio que las plantas en condiciones de estrés, en este
caso puede tratarse del paso de un huracán, pueden utilizar carbono guardado por más de diez años para producir
estructuras después del estrés. Es decir, con el paso del huracán las plantas perdieron las hojas y tuvieron necesidad de
producir nuevas hojas y nuevas raíces. El huracán les quitó todo y la gente esperaba que las plantas utilizaran carbono
reciente, porque es el que se espera está disponible para las plantas, pero encontraron que en un bosque de más de cien
años las plantas no utilizan el carbono fijado recientemente, si no años atrás (>11 años), y eso les hace pensar que las
plantas longevas de los sistemas áridos probablemente utilizan carbono viejo para la producción de sus estructuras. Este
proyecto se realiza en colaboración con el Dr. Stephen Bullock (CICESE), la Dra. Claudia Czimczik (UC-Irvine) y la Dra.
Susan Trumbore (Max Planck Institute).
Finalmente, Rodrigo comentó que se mantiene activo a nivel nacional e internacional participando en seminarios,
congresos y colaboraciones. Es miembro activo de FLUXNET (el consorcio internacional de torres de “eddy covarianza”),
el North American Carbon Program (NACP; programa de carbono de América del Norte) y participa en trabajos de
síntesis de información y meta-análisis. En su corta carrera ha publicado 22 artículos en revistas indizadas uno de ellos
en la revista Science.
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