De seguir aumentando la temperatura, la capacidad de los ecosistemas terrestres de absorber casi un tercio de las emisiones de carbono derivadas de las actividades humanas podría reducirse a la mitad en las próximas décadas.

Es más, los ecosistemas terrestres pasarían de ser sumideros a fuentes de carbono en los próximo 20-30 años. La razón detrás es que, en un escenario de emisiones como el actual, los bosques y otros ecosistemas basados en vegetación podrían alcanzar su punto de inflexión —cuando las plantas empiezan a liberar carbono a la atmósfera más rápidamente de lo que lo secuestran— para el año 2100.

De hecho, los ecosistemas que reciclan la mayor cantidad de carbono (entre 40 y 70% del total terrestre), como los bosques tropicales, podrían perder más del 45% de su capacidad de absorción para mediados de siglo.

Así lo reveló un estudio, publicado recientemente en Science Advances, el cual analizó datos obtenidos de FLUXNET, la mayor red de monitoreo de flujo de carbono en el mundo. La investigación involucró a científicos de la Universidad del Norte de Arizona y el Centro de Investigación Climática de Woodwell (Estados Unidos) así como de la Universidad de Waikato (Nueva Zelanda).

“La Tierra tiene una fiebre que aumenta constantemente, y al igual que el cuerpo humano, sabemos que cada proceso biológico tiene un rango de temperaturas a las que se desempeña de manera óptima y aquellas por encima de las cuales la función se deteriora. Por lo tanto, queríamos saber, ¿cuánto pueden soportar las plantas?”, comentó Katharyn Duffy, investigadora de la Universidad del Norte de Arizona (Estados Unidos) y líder del estudio, en un comunicado.

“Sabemos que la temperatura óptima para los humanos es de 37° C, pero en la comunidad científica no sabíamos cuáles eran esas temperaturas óptimas para la biosfera terrestre”, agregó.

Para averiguarlo, los investigadores determinaron los cambios en fotosíntesis y respiración atribuidos únicamente a las variaciones de temperatura en cada sitio donde había una torre de flujo perteneciente a FLUXNET, la cual cuantifica el intercambio de dióxido de carbono entre los ecosistemas y la atmósfera. El periodo de análisis abarcó registros desde 1991 hasta 2015.

¿Qué encontraron? A temperaturas más altas, las tasas de respiración continúan aumentando en contraste con las tasas de fotosíntesis, que disminuyen bruscamente.

Fotosíntesis y respiración

Mediante la fotosíntesis, los ecosistemas terrestres capturan dióxido de carbono y lo liberan nuevamente a la atmósfera a través de la respiración. Hasta la fecha, los bosques han capturado más carbono del que han liberado, lo cual ha ayudado a mitigar el cambio climático.

Como todos los procesos biológicos, las tasas metabólicas para la fotosíntesis y la respiración dependen de la temperatura: se aceleran con el aumento de la temperatura, alcanzan una tasa máxima y disminuyen después. Sin embargo, estos flujos de carbono no tienen necesariamente la misma respuesta a la temperatura, lo que puede dar lugar a fuertes divergencias en el equilibrio de carbono del ecosistema. Por ejemplo, el aumento de las tasas de respiración sin los correspondientes aumentos de las tasas de fotosíntesis disminuiría la eficacia del sumidero terrestre de carbono”, se lee en el estudio.

Al analizar los datos, los investigadores detectaron un umbral de temperatura que, si se supera, la absorción de carbono por parte de las plantas se ralentiza y la liberación del mismo se acelera.

Según Duffy, ese comportamiento lo vieron en todos los biomas (unidad ecológica que comparte el clima, la flora y la fauna) del mundo, incluso después de haber filtrado en los datos otros efectos como el agua y la luz solar.

En este sentido, el umbral global para la fotosíntesis estaría entre los 18° C y 28° C, dependiendo del tipo de vegetación. Más alto que eso, la fotosíntesis empieza a disminuir. En cuanto a las tasas de respiración, estas aumentaron en toda la gama de temperaturas, sin alcanzar un umbral máximo.

“Los diferentes tipos de plantas varían en los detalles de sus respuestas a la temperatura, pero todas muestran disminuciones en la fotosíntesis cuando el ambiente se calienta demasiado”, dijo George Koch, también investigador de la Universidad del Norte de Arizona y coautor del estudio.

En otras palabras, el constante incremento en las temperaturas hará que la fotosíntesis disminuya, mientras que las tasas de respiración aumentan exponencialmente, convirtiendo a los ecosistemas en emisores de carbono y, con ello, acelerando el cambio climático en lugar de frenarlo.

“Lo más sorprendente que nuestro análisis mostró es que las temperaturas óptimas para la fotosíntesis en todos los ecosistemas eran muy bajas. En combinación con el aumento de la tasa de respiración del ecosistema a través de las temperaturas que observamos, nuestros hallazgos sugieren que cualquier aumento de temperatura por encima de los 18°C es potencialmente perjudicial para el sumidero de carbono terrestre”, señaló Vic Arcus, biólogo de la Universidad de Waikato y coautor del estudio.

Los árboles tropicales crecen, en promedio, dos veces más rápido en contraste con los árboles de los bosques templados y boreales. Asimismo, los árboles en el trópico viven significativamente menos tiempo. (Foto: Miriet Ábrego).

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Servicio en entredicho

A la fecha, y según el estudio, menos del 10% de los ecosistemas terrestres experimenta temperaturas superiores al umbral de la fotosíntesis. Sin embargo, con el actual ritmo de emisiones, más de la mitad de estos ecosistemas podrían experimentar temperaturas más allá de ese umbral de productividad para mediados de siglo.

“Si bien el sumidero terrestre actualmente mitiga 30% de las emisiones antropogénicas de carbono, no está claro si este servicio ecosistémico persistirá”, se lee en el estudio.

Arcus es más enfático: “si no se frena el calentamiento para que permanezca en los niveles establecidos en el Acuerdo de París o por debajo de ellos, el sumidero de carbono terrestre no continuará compensando nuestras emisiones y dejará de comprarnos tiempo”.

Ningún esfuerzo de mitigación es suficiente en sí mismo como para dejar de depender de la compensación —captura y fijación de carbono— que realizan los ecosistemas terrestres.

“Estamos entrando rápidamente en regímenes de temperatura en los que la productividad de la biosfera disminuirá precipitadamente y pone en duda la viabilidad futura del sumidero terrestre, junto con las Contribuciones Nacionalmente Determinadas (NDC) en el marco del Acuerdo de París, ya que estas dependen en gran medida de la absorción de carbono por parte de los ecosistemas terrestres para cumplir con las promesas”, concluye el estudio.