El humedal mediterráneo y su papel como sumidero de gases de efecto invernadero

Este estudio cuantifica las variaciones diurnas, estacionales e interanuales en los intercambios ecosistema-atmósfera de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y vapor de agua (o evapotranspiración), principales gases de efecto invernadero (GEIs), en base a cinco años (2012-2016) de mediciones continuas en un humedal Mediterráneo dominado por la especie Phragmites australis (caña común) ubicado en la localidad granadina de El Padul, en el Parque Natural de Sierra Nevada. Además, analiza los procesos subyacentes y los factores ambientales que explican esta variabilidad, para finalmente determinar el papel de este ecosistema como fuente o sumidero de carbono y su vulnerabilidad frente al cambio climático

Actualmente, el cambio climático es uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la humanidad, suponiendo un desafío científico excepcional. El incremento de GEIs en la atmósfera está alterando drásticamente el equilibrio radiativo de la Tierra, representando uno de los principales motores impulsores del cambio climático. En este sentido, el óptimo conocimiento del ciclo global de carbono es crucial para promover decisiones políticas destinadas a aumentar el secuestro de carbono en los ecosistemas terrestres, siendo la región Mediterránea una de las áreas con mayor incertidumbre asociada a su contribución al calentamiento global.

En las últimas décadas, el desarrollo tecnológico está permitiendo cuantificar de forma continua y con técnicas no invasivas los intercambios de carbono (CO2 y CH4) y la evapotranspiración de diversos ecosistemas, con una resolución temporal de hasta media hora, permitiendo por tanto una integración temporal a mayor escala (mensual, anual o incluso de décadas). Nos referimos a las comúnmente conocidas “torres de flujo”, (técnica micrometeorológica “eddy covariance”) distribuidas por todo el mundo, formando la red FLUXNET (https://daac.ornl.gov/FLUXNET/guides/Fluxnet_site_DB.html)  que cuenta actualmente con más de 550 torres. Estas torres son gestionadas por investigadores de diversos centros, con la intención de garantizar la calidad y fiabilidad de las medidas en base a unos estándares internacionales establecidos. Además, se llevan a cabo otras medidas complementarias como por ejemplo medidas del intercambio de gases a nivel de la hoja de la planta, caracterizaciones de suelos, variaciones anuales en el índice de área foliar, etc., que complementan y ayudan a entender el funcionamiento de los diversos ecosistemas. En definitiva, lo que pretende esta red internacional es estudiar más a fondo el papel de estos ecosistemas en el ciclo global del carbono.

En este contexto, se están incrementando los esfuerzos internacionales para cuantificar los intercambios de CH4 a nivel mundial, pero dicha información es aún muy limitada, con importantes fuentes de incertidumbre atribuidas principalmente a las emisiones de los humedales y otras aguas continentales. Los humedales, a pesar de su escasa representatividad espacial (entre el 2% y el 6% de la superficie terrestre de la Tierra), son ecosistemas cruciales que modulan el cambio climático, dado su gran potencial para capturar CO2, emitir CH4 y regular el clima local a través de la evapotranspiración. Dichos ecosistemas se caracterizan por una alta producción de biomasa, conteniendo en sus suelos el 25% de la reserva total de carbono orgánico a nivel mundial. Sin embargo, en paralelo, al ser zonas inundadas, las condiciones de anoxia promueven los procesos metanogénicos, representando el 51-82% de las emisiones naturales de CH4 (Kirschke et al., 2013). Por lo tanto, el papel de los humedales en el calentamiento global está determinado por el equilibrio entre la absorción neta de CO2 atmosférico y la liberación de CH4. Además, la evapotranspiración influye en la temperatura y la humedad de la capa límite atmosférica, contribuyendo a la formación de nubes convectivas y alterando los patrones de convergencia del viento.

Concretamente, en los humedales mediterráneos es muy frecuente la presencia de caña común (Phragmites australis), especie vegetal muy productiva que se extiende desde regiones templadas/frías hasta los trópicos. En el hemisferio norte, la caña común alcanza su biomasa máxima en verano con tasas de crecimiento máximas que aumentan de norte a sur en Europa (Engloner, 2009). En particular, los humedales mediterráneos españoles están frecuentemente bordeados por formaciones monoespecíficas, densas y vigorosas de caña común, con un pico máximo de crecimiento a finales de junio, que disminuye abruptamente en octubre con una senescencia foliar avanzada. Hemos comprobado que dicha dinámica de crecimiento determina una fuerte estacionalidad en los intercambios de carbono (CO2 y CH4) y evapotranspiración.

A pesar de la relevancia de los humedales en el ciclo global de carbono y la abundancia de la caña común en todo el mundo, no hay estudios disponibles en los que se mida simultáneamente los intercambios de CO2 y CH4 con tiempo suficiente como para analizar su variabilidad interanual y para estimar la cantidad total de GEIs (expresado en CO2 equivalente) netamente asimilado o emitido a la atmósfera por este tipo de ecosistemas. Además, aunque la dinámica de crecimiento de esta especie apenas varía en todo el hemisferio norte (Engloner, 2009), es bien sabido que las diferentes condiciones climatológicas pueden inducir grandes diferencias. Es más, el efecto de las inundaciones estacionales (típico de humedales mediterráneos) sobre estos intercambios, aún se desconoce.

Los resultados obtenidos muestran una gran (e inesperada) variabilidad interanual en relación al papel de este humedal como sumidero (o fuente) de GEIs. En 2014 el humedal de “El Padul” se comportó como un importante sumidero, asimilando 660 ± 150 g CO2-eq m-2 año-1, mostrando un comportamiento similar al de los bosques templados que pueden llegar a absorber entre 100 a 660 g C m-2 año-1 (Valentini et al., 2000). Por el contrario, solo dos años después, emitió a la atmósfera 360 ​​± 120 g CO2-eq m-2 año-1. Este comportamiento revela la importancia relativa de las emisiones de CH4 en el humedal estudiado, ya que a pesar de presentar emisiones muy bajas de metano en comparación con otros humedales (van den Berg et al., 2016; Zhang et al., 2016), su elevado potencial de calentamiento global (28 veces superior al CO2), transformó este ecosistema, con balance de CO2 cercano a valores neutrales en 2016, en fuente de GEIs.

No obstante, la variabilidad interanual parece estar principalmente dominada por  los intercambios netos de CO2 que son el resultado de procesos de absorción (Producción Primaria Bruta (PPB) o Gross Primary Production (GPP) en inglés) y emisión de CO2 (Respiración del ecosistema, “Reco”) que ocurren paralelamente en el ecosistema y cuya relevancia dependerá tanto de factores fenológicos como climáticos. En nuestro estudio hemos comprobado que generalmente durante el período de crecimiento la PPB domina sobre la “Reco” mientras que durante el período de senescencia ocurre lo contrario. Sin embargo, es durante el período de transición cuando el balance entre estos dos procesos es más variable y más dependiente de las condiciones meteorológicas. De hecho, hemos comprobado que durante este período, condiciones de temperatura de suelo más elevadas aumentarán exponencialmente la magnitud de los procesos de emisión de CO2 en el ecosistema de estudio (Reco). También hemos comprobado que la producción primaria bruta (PPB) está relacionada con la temperatura del suelo (Ts) y se refleja en el grado de verdor de la vegetación, variable que puede obtenerse a través de imágenes de satélite [Índice de Vegetación Mejorado o Enhanced Vegetation Index (EVI) en inglés; https://modis.ornl.gov/cgi-bin/MODIS/global/subset.pl]. Con respecto a los procesos de evapotranspiración, la variabilidad diaria es principalmente consecuencia de variaciones en la temperatura del suelo, y su variación interanual no fue notable durante los cinco años de estudio.

Para concluir, en consonancia con la reciente declaración de emergencia climática por parte del gobierno, hacemos un llamamiento a la imperiosa necesidad de mantener este tipo de medidas continuas a largo plazo, como herramienta esencial para establecer políticas de gestión destinadas a conservar y mejorar la capacidad de los ecosistemas como sumideros de carbono.

AUTORES DEL POST: Penélope Serrano Ortiz, Sergio Aranda Barranco, Ana López Ballesteros, Clement Lopez Canfin, Enrique Pérez Sánchez-Cañete,  Ana Meijide y Andrew Kowalski.

Referencia al artículo:

Serrano-Ortiz, P., S. Aranda-Barranco, A. López-Ballesteros, C. Lopez-Canfin, E. P. Sánchez-Cañete, A. Meijide, and A. S. Kowalski. 2020. Transition Period Between Vegetation Growth and Senescence Controlling Interannual Variability of C Fluxes in a Mediterranean Reed Wetland. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 125, 2019JG005169. https://doi.org/10.1029/2019JG005169

Referencias:

Engloner, A.I., 2009. Structure, growth dynamics and biomass of reed (Phragmites australis) – A review. Flora, 204: 331-346.

Kirschke, S. et al., 2013. Three decades of global methane sources and sinks. Nature Geosci, 6(10): 813-823.

Valentini, R. et al., 2000. Respiration as the main determinant of carbon balance in European forests. Nature, 404: 861 – 865.

van den Berg, M., Ingwersen, J., Lamers, M. and Streck, T., 2016. The role of Phragmites in the CH4 and CO2 fluxes in a minerotrophic peatland in southwest Germany. Biogeosciences, 13(21): 6107-6119.

Zhang, Q., Sun, R., Jiang, G., Xu, Z. and Liu, S., 2016. Carbon and energy flux from a Phragmites australis wetland in Zhangye oasis-desert area, China. Agricultural and Forest Meteorology.

Sistemas ganaderos ligados a la Dehesa: Alimentos que mitigan el Cambio Climático

Por: Mireia Llorente y Gerardo Moreno (Universidad de Extremadura)

La dehesa es un buen ejemplo de sistema agrario de alto valor natural, que a la par que alberga altos niveles de biodiversidad y fija población en el medio rural, produce alimentos con bajas emisiones de carbono, e incluso podría tener fijación neta de carbono.

Las tierras dedicadas al pastoreo ocupan más de dos tercios de las tierras agrícolas. Y aún existe una brecha de conocimiento sobre hasta qué punto el secuestro de carbono tanto en la biomasa vegetal como en la materia orgánica de los suelos, puede compensar las emisiones en sistemas silvopastorales extensivos.

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Jornada “Iniciativa 4 por 1000” – Madrid, 11 de diciembre

La Iniciativa “4 por 1000: Suelo para la Seguridad Alimentaria y el Clima” organiza el próximo 11 de diciembre de 2019 la tercera jornada de la Iniciativa “4 por 1000”. Lo hace con motivo de la COP 25 de la CMNUCC en Madrid bajo Presidencia de Chile (2-13 de diciembre de 2019), y con el apoyo del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España, que será sede del evento.

Toda la información de la jornada está disponible en https://4per1000day2019.sciencesconf.org/. Si quieres asistir es necesario registrarse antes del 1 de diciembre puesto que el aforo es limitado y la entrada requiere acreditación previa.

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Los cultivos cubierta: una estrategia de mitigación del cambio climático en cultivos herbáceos

Este artículo se centra en el uso de cultivos cubierta en sistemas herbáceos y su potencial de mitigación del cambio climático, según datos de un estudio de larga duración. El uso de cultivos cubierta se ha potenciado en las últimas décadas como una forma de manejo sostenible del suelo:

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Conclusiones del Foro Mediterráneo de Producción Ecológica y Cambio Climático

Este post tiene como objetivo sintetizar brevemente los principales puntos surgidos del Foro Mediterráneo: Producción Ecológica y Cambio Climático celebrado en Sevilla el pasado 15 de octubre y organizado por la asociación Valor Ecológico, ECOVALIA, en el que Remedia tuvo una importante presencia de forma directa y también a través de l@s investigador@s que expusieron sus diferentes puntos de vista e investigaciones.

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Artículo| Land-based negative emission technologies (NETs): una herramienta necesaria y urgente para la mitigación del cambio climático

El pasado mes de mayo se publicaron de forma conjunta en la revista Environmental Research Letters tres artículos cuyo objetivo era analizar el papel de las tecnologías de emisiones negativas (o NETs por sus siglas en inglés) en la mitigación del cambio climático. Así, el primer paper trata de proporcionar una vision general sobre las diferentes NETs, sintetizando los resultados expuestos en los otras otras dos partes y asímismo realizando un análisis sobre los aspectos éticos que afectan a las NETs. En este primer artículo también se explica la metodología seguida, que básicamente ha consistido en una revision sistemática (figura 1) de toda la literatura disponible hasta el momento. Así, para su desarrollo, se requirieron dos expertos por cada una de las NETs analizadas, así como expertos en tratamiento de grandes volúmenes de datos e infografía. El segundo paper se centra en los costes, potenciales y efectos secundarios de cada NET, si bien es cierto que en la primera parte de este artículo se realiza un profundo análisis sobre el papel de las NETs, especialmente los BECCS, en los diferentes escenarios de emisiones de CO2 y de consecución de los diferentes objetivos climáticos (1.5 °C y 2 °C). Por último, la tercera parte se centra en el estado del la investigación de cada una de las NETs, haciendo especial hincapié en el upscaling.
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NOTICIA: La Red de Excelencia NUEVA se pone en marcha.

Esta semana se ha celebrado la primera reunión de la Red de Excelencia NUEVA (Network for Updating Emission Values in spanish Agriculture, AGL2017-90924-REDT). Los avances de esta Red serán de gran interés para las Administraciones y los sectores productivos.
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OFERTA EMPLEO|Posdoc modelización carbono orgánico en el suelo (FAO) (Deadline 6 febrero)

The technical Expert on soil carbon stock changes will support the implementation of LEAP guidelines on soil carbon stock changes in the Global Livestock Environmental Assessment Model (GLEAM) and its open version GLEAM-i. In particular the consultant will:

  • review the GLEAM modelling framework and database and identify data needs and gaps
  • identify most relevant data sources and revise existing datasets in view of LEAP guidelines and latest science for estimating soil organic carbon (SOC) stock changes in global grasslands and rangelands
  • work directly with the GIS modellers to improve the modelling framework to incorporate assessment of SOC stock change in global grasslands
  • lead the validation of model outputs, uncertainty analysis
  • translate the framework into the interactive and open version of the model GLEAM-i
  • oversee the proper documentation of the modelling approach
  • liaise with experts and other partners for the continuous improvement of potential additional information and parameters
  • provide feedback to LEAP TAG leaders
  • contribute to publications
  • any other duties as required

  

The key functions of the experts to support the road-testing and dissemination of LEAP products will be to:

  • provide technical support to organizations and stakeholders engaged in the road-testing of LEAP guidelines
  • prepare data collection sheets and preparatory technical material for road testing
  • conduct life cycle assessments and complementary environmental assessments according to LEAP guidelines
  • ensure that feedback from road-testers of LEAP guidelines is delivered in a structured manner
  • contribute to preparation of communication material on LEAP activities and products such as newsletter, articles, policy briefs and brochures
  • assist in revising the LEAP guidelines according to the feedback received from road testing
  • facilitate development of LEAP environmental assessment tools
  • assist in the organization of LEAP events
  • any other duties as required

 

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