Islàndia, una finestra al futur del sòl àrtic en un món cada cop més càlid

El poble islandès Hveragerði té uns 3000 habitants i està envoltat d'un paisatge esquitxat de fumaroles de fum i vapor que emanen des de la terra. Una de les coses que fa especial aquesta regió és que un terratrèmol el 2008 va provocar l'aparició de gradients geotermals naturals . Aquests gradients escalfen el sòl en diferents intensitats –entre els 0,5°C als 40°C per sobre de la temperatura ambient– i el converteixen en un autèntic laboratori per estudiar en directe com afectarà l'escalfament del sòl als ecosistemes freds del planeta. És en aquest entorn únic on, des del 2015, la investigadora del CREAF i professora de la Universitat Autònoma de Barcelona, Sara Marañón, lidera el projecte SOCRATES . Els resultats de la investigació no es limiten a Islàndia, sinó que són una finestra al futur del que pot passar a nivell global si seguim 'sumant graus'.

"Un dels nostres reptes és entendre què passa exactament en aquests primers anys d'escalfament a terra, el que coneixem com a "cascada de desestabilització": un 'efecte dòmino' que afecta microorganismes, arrels i vegetació abans que l'ecosistema aconsegueixi estabilitzar-se novament", explica Marañón.

En aquest sentit, una de les troballes del projecte revela que els primers anys d'escalfament del sòl l'ecosistema pateix una súper-reacció : el metabolisme dels microorganismes s'accelera, s'allibera carboni a l'atmosfera i la composició del sòl canvia. No obstant això, a llarg termini, arriba a un nou equilibri en què ja no s'observen canvis bruscos: les espècies d'éssers vius són diferents o s'han adaptat i, tot i que hi ha una concentració menor de carboni, nitrogen i matèria orgànica a terra, l'ecosistema ha assolit un nou estat estacionari. "El problema és que, encara que s'estabilitzi, en el procés s'allibera, de manera irreversible, carboni atmosfèric antic que feia segles que estava emmagatzemat, entre altres conseqüències", adverteix Marañón.

Un altre dels resultats que l'equip ha publicat recentment és que la calor també fa que els sòls es buidin de nitrogen –un aliment essencial per a les plantes–. Sense prou nitrogen, la vegetació creix menys del que s'esperava i no és capaç d'absorbir tant CO₂ ni compensar les emissions que es generen des del sòl, per la qual cosa el balanç global de gasos amb efecte d'hivernacle augmenta de manera irreversible i inesperada.

Entre els motius, assenyalen que el cicle natural del nitrogen es desajusta: a causa de la calor, els microorganismes s'activen a l'hivern, quan les plantes encara no ho necessiten, i el nutrient es perd. Un altre dels motius és que la calor “aprima” la biomassa microbiana i, per tant, són capaços de retenir menys nitrogen. Com a conseqüència, part d'aquest nitrogen es pot filtrar a les aigües subterrànies en forma de nitrats i pot contaminar els sistemes aquàtics. Una altra part es pot alliberar com a òxid nitrós, un gas d'efecte hivernacle gairebé 300 vegades més potent que el CO₂ .

Cada estiu un equip multidisciplinari i internacional viatja a Islàndia per recollir mostres i fer experiments en directe. En aquesta època es pot observar l'equip trasplantant cilindres de terra a zones més calentes i extraient-ne els que van col·locar en anys anteriors. Quan s'extreuen els cilindres el procediment és exhaustiu: la Universitat d'Islàndia separa les mostres en fraccions –vegetació verda, vegetació seca, arrels i sòl– i, des de Reykjavik, les mostres viatgen a Barcelona, on Sara Marañón coordina diversos experiments al laboratori. Per exemple, mesurar la respiració del sòl i emissions de CO₂ ; la mida de la biomassa microbiana i la respiració dels microorganismes; també les transformacions del nitrogen -processos com l'amonificació i la nitrificació- que marquen la fertilitat del sòl, entre altres coses. "Aquests assajos busquen posar a prova una de les hipòtesis centrals del projecte: que amb l'escalfament augmenta la demanda de carboni dels microorganismes, mentre que la capacitat de retenir nitrogen disminueix", relata la investigadora.

Però això no és tot, altres socis aporten més peces al trencaclosques. Per exemple, un equip de la Universitat d'Anvers (Bèlgica) se centra en els canvis en la composició de les comunitats microbianes dels sòls sotmesos a temperatures elevades. La seva tasca és especialment delicada: per no perdre informació, les mostres s'han de congelar immediatament al mateix camp. Per això, fan servir unes motxilles especials amb nitrogen líquid , on les mostres s'emmagatzemen en petits tubs que queden intactes fins a la seva anàlisi al laboratori. Un altre equip de la Universitat de Tartu (Estònia) es focalitza a estudiar les arrels . Per fer-ho, fan servir un mètode enginyós: instal·len malles verticals, similars a una tela mosquitera, que permeten seguir el creixement de les arrels a mesura que travessen el teixit. Aquest sistema ofereix una visió precisa de com les plantes responen als canvis de temperatura al subsòl.

“Aquests resultats ens ajuden a predir què pot passar en ecosistemes àrtics si segueix augmentant la temperatura i detectar els primers senyals de desestabilització”, finalitza Marañón.

El projecte SOCRATES el lidera el CREAF i també hi participen la Universitat de Barcelona, la Universitat de Viena a Àustria i la Universitat Agrícola d'Islàndia. A més, el projecte opera en col·laboració amb el Consorci ForHot, que van iniciar un grup de científics i científiques de diverses entitats internacionals, convençuts que Islàndia és el millor laboratori europeu per estudiar l'escalfament global a terra.