Crisis climática: ¿en cuánto tiempo el planeta comenzará a perder la capacidad de absorber las emisiones de CO2?

La capacidad de las plantas para absorber un tercio de las emisiones de CO2 de origen humano a través de las plantas puede reducirse a la mitad en dos décadas al ritmo actual de calentamiento.

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Utilizando más de dos décadas de datos de torres de medición en todos los biomas importantes del mundo, un equipo de científicos ha identificado un punto crítico de inflexión de temperatura más allá del cual la capacidad de las plantas para capturar y almacenar carbono atmosférico, un efecto acumulativo conocido como el “sumidero de carbono terrestre” disminuye a medida que las temperaturas continúan aumentando. Los hallazgos se publican en Science Advances.

La biosfera terrestre -la actividad de las plantas terrestres y los microbios del suelo- realiza gran parte de la “respiración” de la Tierra, intercambiando dióxido de carbono y oxígeno. Los ecosistemas de todo el mundo extraen dióxido de carbono a través de la fotosíntesis y lo liberan a la atmósfera a través de la respiración de microbios y plantas. Durante las últimas décadas, la biosfera generalmente ha absorbido más carbono del que ha liberado, lo que mitiga el cambio climático.

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Pero a medida que las temperaturas récord continúan extendiéndose por todo el mundo, es posible que esto no continúe. Los investigadores de NAU (North Arizona University), Centro de Investigación Climática Woodwell y la Universidad de Waikato han detectado un umbral de temperatura más allá del cual la absorción de carbono de las plantas se ralentiza y la liberación de carbono se acelera.

La autora principal, Katharyn Duffy, investigadora postdoctoral en NAU, notó fuertes disminuciones en la fotosíntesis por encima de este umbral de temperatura en casi todos los biomas del mundo, incluso después de eliminar otros efectos como el agua y la luz solar.

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“La Tierra tiene una fiebre en constante crecimiento y, al igual que el cuerpo humano, sabemos que cada proceso biológico tiene un rango de temperaturas en las que se desempeña de manera óptima y por encima de las cuales la función se deteriora”, dijo Duffy en un comunicado. “Entonces, queríamos preguntar, ¿cuánto pueden soportar las plantas?”.

Este estudio es el primero en detectar un umbral de temperatura para la fotosíntesis a partir de datos de observación a escala global. Si bien los umbrales de temperatura para la fotosíntesis y la respiración se han estudiado en el laboratorio, los datos de Fluxnet brindan una ventana a lo que los ecosistemas de la Tierra están experimentando realmente y cómo están respondiendo.

“Sabemos que la temperatura óptima para los humanos se encuentra alrededor de 37 grados Celsius, pero nosotros en la comunidad científica no sabíamos cuáles eran esos óptimos para la biosfera terrestre”, dijo Duffy.

Se asoció con investigadores de Woodwell Climate y la Universidad de Waikato, quienes recientemente desarrollaron un nuevo enfoque para responder a esa pregunta: la Teoría de la tasa macroMolecular (MMRT). Con su base en los principios de la termodinámica, MMRT permitió a los investigadores generar curvas de temperatura para cada bioma importante y el mundo.

Los resultados fueron alarmantes. Los investigadores encontraron que los “picos” de temperatura para la absorción de carbono -18 grados C para las plantas C3 más extendidas y 28 grados C para las plantas C4- ya se están superando en la naturaleza, pero no vieron ningún control de temperatura en la respiración. Esto significa que en muchos biomas, el calentamiento continuo hará que la fotosíntesis disminuya mientras que las tasas de respiración aumentan exponencialmente, inclinando el equilibrio de los ecosistemas desde el sumidero de carbono hasta la fuente de carbono y acelerando el cambio climático.

“Los diferentes tipos de plantas varían en los detalles de sus respuestas de temperatura, pero todas muestran disminuciones en la fotosíntesis cuando hace demasiado calor”, dijo el coautor de NAU, George Koch.

En este momento, menos del 10 por ciento de la biosfera terrestre experimenta temperaturas más allá de este máximo fotosintético. Pero a la tasa actual de emisiones, hasta la mitad de la biosfera terrestre podría experimentar temperaturas más allá de ese umbral de productividad para mediados de siglo, y algunos de los biomas más ricos en carbono del mundo, incluidas las selvas tropicales del Amazonas y el sudeste asiático y el Taiga en Rusia y Canadá, será de los primeros en alcanzar ese punto de inflexión.

“Lo más sorprendente que mostró nuestro análisis es que la temperatura óptima para la fotosíntesis en todos los ecosistemas era muy baja”, dijo Vic Arcus, biólogo de la Universidad de Waikato y coautor del estudio. “Combinado 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 grados C es potencialmente perjudicial para el sumidero de carbono terrestre. Sin frenar el calentamiento para permanecer en o por debajo de los niveles establecidos en el acuerdo del clima de París, el sumidero de carbono de la Tierra no continuará compensando nuestras emisiones y no nos dará tiempo”.

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