Fecha:

21 de octubre de 2024

Fuente: DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge

Resumen:

Las plantas de todo el mundo están absorbiendo alrededor de un 31% más de dióxido de carbono de lo que se pensaba, según una nueva evaluación. Se espera que la investigación mejore las simulaciones del sistema terrestre que los científicos utilizan para predecir el clima futuro, y destaca la importancia del secuestro natural de carbono para la mitigación de gases de efecto invernadero.

HISTORIA COMPLETA

Las plantas de todo el mundo están absorbiendo alrededor de un 31% más de dióxido de carbono de lo que se pensaba, según una nueva evaluación desarrollada por científicos. Se espera que la investigación, detallada en la revista Nature, mejore las simulaciones del sistema terrestre que los científicos utilizan para predecir el clima futuro, y destaca la importancia del secuestro natural de carbono para la mitigación de gases de efecto invernadero.

La cantidad de CO2 expulsados de la atmósfera a través de la fotosíntesis de las plantas terrestres se conoce como Producción Primaria Bruta Terrestre, o GPP. Representa el mayor intercambio de carbono entre la tierra y la atmósfera del planeta. El GPP se cita típicamente en petagramos de carbono por año. Un petagrama equivale a 1.000 millones de toneladas métricas, que es aproximadamente la cantidad de CO2 emitidos cada año por 238 millones de vehículos de pasajeros a gasolina.

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Cornell, con el apoyo del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía, utilizó nuevos modelos y mediciones para evaluar el GPP de la tierra en 157 petagramos de carbono por año, frente a una estimación de 120 petagramos establecida hace 40 años y que se utiliza actualmente en la mayoría de las estimaciones del ciclo del carbono de la Tierra. Los resultados se describen en el artículo, "Fotosíntesis terrestre inferida a partir de la absorción de sulfuro de carbonilo de plantas".

Los investigadores desarrollaron un modelo integrado que rastrea el movimiento del compuesto químico sulfuro de carbonilo, u OCS, desde el aire hasta los cloroplastos de las hojas, las fábricas dentro de las células vegetales que llevan a cabo la fotosíntesis. El equipo de investigación cuantificó la actividad fotosintética mediante el seguimiento de OCS. El compuesto sigue en gran medida el mismo camino a través de una hoja que el CO2, está estrechamente relacionado con la fotosíntesis y es más fácil de rastrear y medir que el CO2 difusión. Por estas razones, el OCS se ha utilizado como un proxy de la fotosíntesis a nivel de planta y hoja. Este estudio demostró que el OCS es muy adecuado para estimar la fotosíntesis a gran escala y durante largos períodos de tiempo, lo que lo convierte en un indicador fiable de la PPB mundial.

El equipo utilizó datos de plantas de una variedad de fuentes para informar el desarrollo del modelo. Una de las fuentes fue la base de datos LeafWeb, establecida en el ORNL en apoyo del Área de Enfoque Científico de la Ciencia de los Ecosistemas Terrestres del DOE, o TES-SFA. LeafWeb recopila datos sobre los rasgos fotosintéticos de científicos de todo el mundo para respaldar el modelado del ciclo del carbono. Los científicos verificaron los resultados del modelo comparándolos con datos de alta resolución de torres de monitoreo ambiental en lugar de observaciones satelitales, que pueden verse obstaculizadas por las nubes, particularmente en los trópicos.

La clave para la nueva estimación es una mejor representación de un proceso llamado difusión del mesófilo, cómo el OCS y el CO2 Pasar de las hojas a los cloroplastos donde se produce la fijación de carbono. Comprender la difusión del mesófilo es esencial para determinar la eficiencia con la que las plantas realizan la fotosíntesis, e incluso cómo podrían adaptarse a entornos cambiantes.

Lianhong Gu, coautor, experto en fotosíntesis y distinguido científico de la División de Ciencias Ambientales del ORNL, ayudó a desarrollar el modelo de conductancia mesófila del proyecto, que representa numéricamente la difusión de OCS en las hojas, así como la relación entre la difusión de OCS y la fotosíntesis.

"Calcular la cantidad de CO2 que las plantas arreglan cada año es un enigma en el que los científicos han estado trabajando durante un tiempo", dijo Gu. "La estimación original de 120 petagramos por año se estableció en la década de 1980, y se mantuvo mientras tratábamos de descubrir un nuevo enfoque. Es importante que tengamos un buen manejo de la GPP global, ya que esa absorción inicial de carbono en la tierra afecta al resto de nuestras representaciones del ciclo del carbono de la Tierra".

"Tenemos que asegurarnos de que los procesos fundamentales en el ciclo del carbono estén adecuadamente representados en nuestros modelos a mayor escala", agregó Gu. "Para que esas simulaciones a escala terrestre funcionen bien, deben representar la mejor comprensión de los procesos en funcionamiento. Este trabajo representa un gran paso adelante en términos de proporcionar un número definitivo".

Las selvas tropicales pantropicales representaron la mayor diferencia entre las estimaciones anteriores y las nuevas cifras, un hallazgo que fue corroborado por las mediciones terrestres, dijo Gu. El descubrimiento sugiere que las selvas tropicales son un sumidero natural de carbono más importante de lo que se estimaba previamente utilizando datos satelitales.

Comprender cuánto carbono se puede almacenar en los ecosistemas terrestres, especialmente en los bosques con sus grandes acumulaciones de biomasa en la madera, es esencial para hacer predicciones sobre el cambio climático futuro.

"Concretar nuestras estimaciones de GPP con observaciones fiables a escala global es un paso crítico para mejorar nuestras predicciones del CO futuro2 en la atmósfera, y las consecuencias para el clima global", dijo Peter Thornton, miembro corporativo y líder de la Sección de Ciencias de los Sistemas Terrestres en ORNL.

Los resultados de este estudio apuntan a la importancia de incluir procesos clave, como la conductancia del mesófilo, en las representaciones de los modelos de fotosíntesis. Los Experimentos de Ecosistemas de Próxima Generación en los Trópicos del DOE tienen el objetivo de avanzar en las predicciones de los modelos de respuesta del ciclo del carbono de los bosques tropicales al cambio climático. Estos resultados pueden servir de base para el desarrollo de nuevos modelos que reduzcan la incertidumbre en las predicciones de la GPP de los bosques tropicales.

Además de la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de Cornell, otros colaboradores en el proyecto fueron la Universidad de Wageningen e Investigación de los Países Bajos, la Institución Carnegie para las Ciencias, la Universidad Estatal de Colorado, la Universidad de California en Santa Cruz y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

El apoyo provino de Cornell, la Fundación Nacional de Ciencias y el ORNL TES-SFA, patrocinado por el programa de Investigación Biológica y Ambiental de la Oficina de Ciencia del DOE.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por el DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia de la revista: Jiameng Lai, Linda M. J. Kooijmans, Wu Sun, Danica Lombardozzi, J. Elliott Campbell, Lianhong Gu, Yiqi Luo, Le Kuai, Ying Sun. Fotosíntesis terrestre inferida a partir de la absorción de sulfuro de carbonilo de las plantas. Naturaleza, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-08050-3

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DOE/Laboratorio Nacional de Oak Ridge. "La absorción de CO2 de las plantas aumenta en casi un tercio en las nuevas estimaciones mundiales". CienciaDiaria. ScienceDaily, 21 de octubre de 2024. <www.sciencedaily.com/Lanzamientos/2024/10/241021145729.htm>.