Aprovechar el potencial del oxígeno para estudiar el ciclo terrestre del carbono
El estudio del ciclo del carbono alrededor de nuestro planeta puede revelar la salud de los ecosistemas, algo especialmente relevante ante la doble gran crisis del cambio climático y el declive de la biodiversidad. El oxígeno (O2) está estrechamente vinculado al dióxido de carbono (CO2) a través de la fotosíntesis y la respiración de las plantas, lo que lo convierte en una fuente de información sin explotar sobre los ecosistemas y el ciclo del carbono mundial. Sin embargo, realizar mediciones de O2 de alta precisión en los ecosistemas terrestres es técnicamente muy difícil en comparación con las de CO2, en parte porque hay mucho más O2 en la atmósfera. Es necesario hacer una medición igual de precisa, pero en una proporción mucho mayor. «Es similar a utilizar una báscula corporal para comprobar si te has afeitado la barba o no por la mañana», explica Alexander Knohl, catedrático de Bioclimatología de la Universidad de Gotinga y coordinador del proyecto OXYFLUX. En el proyecto OXYFLUX, financiado por Consejo Europeo de Investigación, los investigadores desarrollaron con éxito un novedoso sistema de medición del O2, dotado de cámaras hechas a medida para medir el intercambio gaseoso de las ramas de los árboles, los troncos y la superficie del suelo, y una unidad analizadora de O2 y CO2 de alta precisión. «Esto nos permitió realizar, por primera vez en el mundo, mediciones continuas de alta precisión de las relaciones de intercambio de O2 y CO2, simultáneamente para diferentes componentes de un ecosistema durante toda una estación de crecimiento», afirma Knohl.
Desarrollo de un innovador analizador de O2
La nueva unidad analizadora de O2 es un sistema hecho a medida, compuesto por un remolque móvil con temperatura controlada que contiene el analizador, una unidad de calibración, una unidad de manipulación de gases y sistemas de secado del aire. «Diseñamos y construimos nuestras propias cámaras de intercambio de gases para medir el intercambio de CO2 y O2 desde la superficie del suelo y desde los troncos y ramas de las hayas», añade Knohl. El sistema multicámara se instaló en el bosque de Leinefelde (Alemania), un hayedo puro de unos 140 años. El sistema estaba totalmente automatizado y controlado por un «software» hecho a medida, que tomaba mediciones casi continuas del intercambio de CO2 y O2 a lo largo de toda una temporada de cultivo. El equipo también estableció un nuevo emplazamiento experimental en una granja agrícola cercana a Gotinga, para medir las fluctuaciones de O2, CO2 y óxido nitroso (N2O).
Descubrimiento de flujos desequilibrados
La principal innovación de OXYFLUX consistió en fusionar métodos de dos comunidades científicas: las mediciones de O2 de alta precisión de las ciencias atmosféricas y las mediciones de intercambio de gases de las ciencias de los ecosistemas. «Esto se debió a la estrecha colaboración con el investigador Andrew Manning y su equipo de la Universidad de Anglia Oriental, en el Reino Unido, conmigo y con un equipo de colaboradores realmente estupendo», señala Knohl. El equipo descubrió desequilibrios sustanciales en los flujos de O2 y CO2 de los distintos componentes de los ecosistemas, así como en ecosistemas enteros, lo que implica, por ejemplo, que la práctica habitual de medir sólo el CO2 puede dar lugar a sesgos significativos de la «respiración del tronco» de los árboles.
Integrar comunidades científicas
El proyecto también inspiró a una comunidad emergente relacionada con los flujos terrestres de O2, a través de un taller internacional en Gotinga que reunió a científicos de Alemania, Estados Unidos, Israel, Países Bajos y Reino Unido. «OXYFLUX ha sido sólo el comienzo de una nueva y apasionante agenda de investigación que mi equipo llevará a cabo durante la próxima década», señala Knohl, quien apunta que han demostrado con éxito la viabilidad de las mediciones de alta precisión del flujo de O2 en estudios de ecosistemas. «Esperamos inspirar a más ecólogos terrestres y científicos atmosféricos para que se unan en estudios sobre el O2, con el fin de comprender mejor los frágiles ecosistemas de nuestro planeta», añade.
Palabras clave
OXYFLUX, ecosistema, ciclo del carbono, terrestre, árbol, tronco, ramas, atmósfera, oxígeno, medición