La meitat del carboni del planeta roman guardat en els sòls gelats de l'Àrtic i Subàrtic, que cobreixen regions com ara Groenlàndia, Canadà, Alaska, Escandinàvia o Islàndia. Fins ara se sabia que, amb l'augment de temperatura, els microorganismes que viuen en aquest ecosistema estan més actius, consumeixen més carboni i l'emeten en forma de CO₂ a l'atmosfera. Un estudi publicat recentment a Global Change Biology, liderat per la Sara Marañón, investigadora del CREAF i de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), revela noves conseqüències: la calor també fa que els sòls es buidin de nitrogen -un aliment essencial per a les plantes -. Sense suficient nitrogen, la vegetació creix menys de l'esperat i no és capaç d'absorbir tant de CO₂ ni compensar les emissions que es generen des del sòl, per la qual cosa el balanç global augmenta de manera irreversible i inesperada. En concret, per cada grau de temperatura addicional es perd entre un 1,7 % i un 2,6 % de nitrogen al sòl i, segons les dades, això comporta una pèrdua proporcional de carboni en forma de CO₂ cap a l'atmosfera. Això s'ha descobert gràcies a un experiment que l'equip ha dut a terme durant una dècada a Islàndia, un laboratori natural on gràcies a l'activitat geotermal s'aconsegueixen augments de temperatura del sòl entre els 0,5 °C als 40 °C per sobre de la temperatura ambient i pot observar-se en directe què passa quan el sòl d'altes latituds s'escalfa.
Ja sabíem que amb el canvi climàtic s'allibera més CO₂ des dels sòls àrtics, però crèiem que almenys part d'aquestes emissions es compensava amb el creixement de les plantes, que incrementa lleugerament amb l'escalfament. No obstant això, aquest estudi demostra el contrari: el nitrogen es perd, la fertilitat del sòl disminueix i, com a resultat, els ecosistemes àrtics no poden compensar aquestes emissions microbianes de CO₂.
“Ja sabíem que amb el canvi climàtic s'allibera més CO₂ des dels sòls àrtics, però crèiem que almenys part d'aquestes emissions es compensava amb el creixement de les plantes, que incrementa lleugerament amb l'escalfament. No obstant això, aquest estudi demostra el contrari: el nitrogen es perd, la fertilitat del sòl disminueix i, com a resultat, els ecosistemes àrtics no poden compensar aquestes emissions microbianes de CO₂”, destaca Sara Marañón.
L'autora explica que, en una situació normal, els microorganismes estan més actius a la primavera i l’estiu. Consumeixen nitrogen i el transformen en amoni i nitrats, compostos que les plantes utilitzen per a alimentar-se. Però, com més calor fa, aquest procés es desincronitza: els microorganismes ja estan ‘molt desperts’ a l'hivern, quan les plantes encara estan inactives per falta de llum i no necessiten aquesta aportació de nutrients, “i hi ha un desacobli entre oferta i demanda”. El resultat? El nitrogen transformat no s'aprofita i es perd. Part d'aquest nitrogen pot filtrar-se a les aigües subterrànies en forma de nitrats i pot contaminar els sistemes aquàtics. Una altra part pot alliberar-se com a òxid nitrós, un gas d'efecte d'hivernacle gairebé 300 vegades més potent que el CO₂. “Un còctel perillós”, alerta Sara Marañón.
Però això no és tot, l'equip també ha detectat que la capacitat del sòl per a actuar com a magatzem de nitrogen disminueix a més temperatura, un dels motius és que la calor redueix tant la quantitat i la mida de microorganismes com la quantitat d'arrels fines, reserves naturals de nitrogen, “així que cada vegada hi ha menys reserves disponibles”, continua la investigadora. Els resultats mostren que les majors “fugides” d'aquest element ocorren durant l'època del desglaç, ja que és el període en el qual aquest “rebost natural” de nitrogen està més ple i les plantes encara no han crescut per a poder absorbir-lo.
Sara Marañón a la praderia subàrtica del sud-oest d’Islàndia. Imatge: Sara Marañón
Praderia subàrtica del sud-oest d’Islàndia. Imatge Sara Marañón
Equip d’investigadors a la praderia subàrtica del sud-oest d’Islàndia. Imatge: Sara Marañón
Sara Marañón investigant a la praderia subàrtica del sud-oest d’Islàndia. Imatge: Sara Marañón
Islàndia, un laboratori natural
L'estudi s'ha dut a terme a praderes subàrtiques del sud-oest d'Islàndia, prop del poble de Hveragerði, on un terratrèmol l’any 2008 va provocar l'aparició de gradients geotermals naturals. Aquests gradients escalfen el sòl en diferents intensitats, sense alterar altres factors com la llum, els minerals del sòl, la pluja o el vent. Aquesta particularitat converteix el lloc en un laboratori natural ideal per a estudiar com afectarà l'escalfament del sòl als ecosistemes més freds del planeta.
Per a entendre millor on i quan es produïa aquesta pèrdua de nitrogen, l'equip va fer servir aminoàcids derivats d'algues, marcats amb un isòtop pesat de nitrogen (el nitrogen-15) que funciona com un traçador, perquè permet seguir la pista d'aquest nutrient en l'ecosistema. Van injectar l'isòtop al sòl i, després de diverses setmanes, van analitzar com es distribuïa en diferents components: la vegetació aèria, la fullaraca, les arrels gruixudes i el rizoma, les arrels fines, la biomassa microbiana i el propi sòl, al llarg d'un gradient de temperatures. Aquests paràmetres els van mesurar a les diferents estacions.
A l'agost l'equip organitza una nova expedició per a continuar investigant com afecta el canvi climàtic als sòls d'altes latituds en el marc del projecte SOCRATES.
En l'article liderat pel CREAF i la UAB també ha participat Josep Peñuelas, investigador del CSIC al CREAF, així com personal de recerca d'entitats internacionals com la Universitat de Viena, la Universitat d'Anvers i la Universitat d'Agricultura d'Islàndia.
Article de referència: Marañón-Jiménez, S., Luo, X., Richter, A., Gündler, P., Fuchslueger, L., Verbrigghe, N., Poeplau, C., Sigurdsson, B. D., Janssens, I., & Peñuelas, J. (2025). Warming weakens soil nitrogen stabilization pathways driving proportional carbon losses in subarctic ecosystems. Global Change Biology. DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.70309
AMB LA COL·LABORACIÓ DE:
