Neil Sturchio, profesor y presidente del Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad de Delaware, está explorando cómo la descongelación del permafrost, una capa de subsuelo del suelo que permanece congelada durante todo el año, afecta la vegetación y el ciclo del carbono en el área del Lago Toolikde la vertiente norte de Alaska.
"Hay mucho carbono congelado en la capa de permafrost del suelo del Ártico. Si todo esto se descongela, el pensamiento predominante es que el carbono en el suelo podría liberarse a la atmósfera y potencialmente acelerar el calentamiento global", dijo Sturchio.
Los modelos climáticos predicen un 25-50 por ciento más de precipitación en la región del Ártico para fines de siglo, principalmente como nieve en otoño e invierno. Sin embargo, la nieve adicional también puede significar humedad adicional durante las estaciones más cálidas como la primavera y el verano.
En 2012, Sturchio y sus colegas de varias universidades realizaron un estudio para determinar si la producción de metano y dióxido de carbono en los suelos del Ártico se ve afectada por la precipitación, principalmente la acumulación de nieve.
Específicamente, estudiaron los efectos a largo plazo de los cambios proyectados en la acumulación de nieve en las emisiones de metano de la tundra ácida húmeda, que cubre más del 25 por ciento del Ártico de Alaska.
experimento de valla de nieve
Durante el trabajo de campo, los científicos utilizaron una cerca de nieve existente que había estado en su lugar durante 18 años para explorar qué cambios en la acumulación promedio de nieve podrían significar para el área del Lago Toolik. Los investigadores plantearon la hipótesis de que una mayor acumulación de nieve resultaría en suelos más húmedos y cálidos, una mayor profundidad de descongelación y un aumento en la abundancia de arbustos y plantas altas similares a pastos llamadas juncias. También predijeron que estas condiciones del suelo conducirían a un aumento de las emisiones de metano.
La profundidad típica de las nevadas de invierno en el área es de aproximadamente un pie. La cerca de nieve, que mide aproximadamente 9 pies de alto por 200 pies de largo, fue construida perpendicular a la dirección del viento para que se formaran ventisqueros detrás de la cerca. Esto permitió a los investigadoresimitan varias acumulaciones de nevadas en la región, desde niveles inferiores a lo normal hasta niveles de precipitación invernal mucho más altos.
En el verano de 2012, los investigadores establecieron cuatro parcelas de investigación y tomaron mediciones quincenales del suelo y muestras de gas del suelo durante la temporada de crecimiento desde finales de mayo hasta agosto. Monitorearon la temperatura del suelo y las composiciones de gases a profundidades de 10, 20, 35 y 50 centímetros;humedad del agua; saturación de oxígeno; las cantidades y las relaciones de isótopos de carbono de metano y dióxido de carbono; y el espesor del suelo no congelado, conocido como profundidad de descongelación. También caracterizaron a las especies de plantas en la temporada alta.
El manto de nieve significa una temporada de crecimiento más larga para las plantas
Mientras revisaban los datos, los investigadores descubrieron que en áreas con mayores precipitaciones invernales, el suelo no se congelaba tan profundamente porque la nieve actuaba como una manta, manteniendo el suelo más cálido de lo normal
Sus hallazgos mostraron que una mayor acumulación de nieve resultó en un aumento de la temperatura del suelo y una descongelación más profunda del permafrost, lo que, a su vez, dio lugar a una mayor actividad microbiana, una mayor profundidad de fusión y más contenido de agua en el suelo que condujo a una mayor producción de metano.y más crecimiento de las plantas.
Sin embargo, en áreas con acumulación reducida de nieve, el suelo actuó como un sumidero de metano debido a la mayor actividad de las bacterias oxidantes de metano.
Los resultados del estudio sugieren que la cantidad de fluctuación de metano se debió principalmente a los cambios en la cantidad y el tipo de vegetación presente, así como a la temperatura y la humedad del suelo, en lugar de cuánto carbono había en el suelo.
Cuando la nieve se derritió, los científicos notaron una temporada de crecimiento más larga para plantas y arbustos. En áreas con nieve más alta, el suelo también colapsó cuando el hielo que ocupaba el espacio de los poros del suelo se derritió, causando depresiones en el suelo.
"Afectó más que solo la cantidad de metano producido, cambió el paisaje y los tipos de plantas que crecieron allí. Comenzamos a ver plantas leñosas, árboles enanos como abedules y otros arbustos, en lugar de solo musgo, líquenes yhierba. Esto es algo que se podría predecir que sucedería con el cambio climático ", explicó Sturchio.
Se necesita más trabajo para comprender mejor las interacciones entre los procesos del suelo y la vegetación que afectan la liberación de metano y para determinar si la tundra ártica actuará o no como una fuente importante de metano o como sumidero de metano en el futuro.
"Es seguro decir que muchas cosas están cambiando en el Ártico. Pero dependiendo de dónde vaya, los efectos del cambio climático son algo diferentes", dijo Sturchio.
El equipo de investigadores publicó recientemente sus hallazgos en la revista Biología del cambio global .
Los coautores del trabajo incluyen a la autora principal del artículo, Elena Blanc-Betes, y al investigador principal del proyecto, Miguel González-Meler, de la Universidad de Illinois en Chicago; Jeffrey Welker, de la Universidad de Alaska; y Jeffrey Chanton, de la Universidad Estatal de Florida.
Este trabajo fue financiado en parte por el Departamento de Energía, el Programa de Ciencias del Ecosistema Terrestre y la Fundación Nacional de Ciencia.
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Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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