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Priming in an aquatic ecosystem - Stream biofilms as hotspots for carbon cycling

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Los arroyos contribuyen al ciclo global del carbono

Se sabe que los arroyos desempeñan un papel clave en el funcionamiento de los ecosistemas debido a su contribución al ciclo global del carbono; sin embargo, aún quedan muchas preguntas sin responder sobre su participación en este ciclo bio-geoquímico. Entre estas se encuentra la cuestión sobre cómo el carbono orgánico, que está unido a un compuesto orgánico y protegido en el suelo durante largos períodos de tiempo, puede ponerse a disposición de los organismos.

Cambio climático y medio ambiente

Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Priming in an aquatic ecosystem - Stream biofilms as hotspots for carbon cycling» (PRIMA) estudiaron las condiciones de los arroyos que favorecen la aparición de biopelículas microbianas. Las biopelículas se crean cuando las células microbianas se unen unas a otras sobre una superficie, como por ejemplo en el lecho de un arroyo. La hipótesis de los investigadores del proyecto PRIMA era que el carbono orgánico terrestre está sometido a un fenómeno denominado «priming effect» en las biopelículas microbianas de arroyos, que juegan un papel importante en los ecosistemas acuáticos. El «priming effect» tiene lugar cuando la adición de carbono o nitrógeno afecta a la tasa de descomposición de la materia orgánica que tiene lugar en las biopelículas, incrementándose la tasa de mineralización de la materia orgánica. Los investigadores emplearon material vegetal marcado con C13, un isótopo estable natural del carbono, para comprobar el «priming effect» por medio de la monitorización y cuantificación del flujo de carbono. Los resultados señalaron que el «priming effect» no tenía lugar en la zona hiporreica del arroyo, donde el agua subterránea poco profunda se mezcla con el agua superficial. Sin embargo, el «priming effect» sí tiene lugar en las biopelículas que están próximas a algas en el lecho de los arroyos. Los compuestos exudados por las algas pueden sufrir cambios y podrían servir como desencadenantes del «priming effect». Además, tanto el metabolismo de la biopelícula como los cambios en la disponibilidad del carbono orgánico disuelto pueden contribuir a la generación de materia orgánica recalcitrante. Durante las actividades del proyecto PRIMA, se llevaron a cabo dos importantes experimentos. El primero simulaba biopelículas hiporreicas en veinticinco biorreactores, que contenían diferentes desencadenantes o iniciadores potenciales del «priming effect», incluyendo material exudado por algas. El segundo experimento simulaba biopelículas de lecho dependientes de la luz solar para su desarrollo y que crecieron bajo diferentes condiciones lumínicas. El objetivo de ambos experimentos era aportar diferentes algas a los biorreactores y, por tanto, comprobar el efecto de diferentes desencadenantes potenciales. En ambos experimentos se emplearon sauces (especies del género Salix) que habían crecido en una atmósfera rica en dióxido de carbono (CO2) marcado con C13. El resultado de este proceso fue un tejido vegetal totalmente marcado con isótopos estables de carbono, que proporcionó una mezcla compleja de materia orgánica marcada con C13 que se descompuso para eliminar la mayoría de los grupos funcionales. El material restante fue clasificado y determinado como recalcitrante y empleado en ambos experimentos. Esta metodología permitió a los investigadores medir la fracción de CO2 respiratorio derivado de la degradación de la materia orgánica recalcitrante disuelta. El trabajo llevado a cabo por los investigadores del proyecto PRIMA proporciona importantes conocimientos sobre el papel de las aguas continentales en el ciclo global del carbono. Los resultados confirman su importancia como lugares clave en el desarrollo del ciclo del carbono y que, por tanto, tienen que ser tenidos en cuenta cuando se investigan los mecanismos que subyacen al cambio climático.

Palabras clave

Arroyos, ciclo del carbono, orgánico, suelo, «priming effect», ecosistema acuático, biopelícula microbiana, tasa de descomposición, C13, flujo de carbono, zona hiporreica, algas, materia orgánica, biorreactor, Salix, tejido vegetal, agua continental

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