Por qué la mayor parte del N₂O producido por los microbios nunca llega a la superficie
Los microorganismos del Mar Negro pueden producir grandes cantidades del potente gas de efecto invernadero óxido nitroso (N₂O). Sin embargo, este gas nunca llega a la atmósfera porque es rápidamente consumido por otros microorganismos, que lo convierten en dinitrógeno (N₂), un gas inocuo.
Científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina han investigado este proceso e identificado los principales agentes implicados.
El óxido nitroso (N₂O), también conocido como gas de la risa, es un potente gas de efecto invernadero que contribuye sustancialmente al calentamiento global. Como sustancia crucial que agota la capa de ozono, desempeña un importante papel en la regulación de nuestro clima. Los océanos son una importante fuente natural de N₂O. Sin embargo, aún es limitado nuestro conocimiento de los procesos involucrados en el ciclo del N₂O.
Un estudio liderado por investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, supone un gran avance en la comprensión de este fenómeno al resolver el enigma del óxido nitroso en el Mar Negro.
Escapa poco N₂O del Mar Negro
En el océano, se producen grandes cantidades de óxido nitroso principalmente en zonas con escasez de oxígeno. En estas aguas, denominadas desoxigenadas, los microorganismos capaces de producir este gas proliferan sin problemas. El Mar Negro es la cuenca anóxica más grande del mundo, con una reserva de agua con bajo contenido de oxígeno que se extiende desde una profundidad de 150 metros hasta más de 2.000 metros. Sin embargo, el Mar Negro aparentemente emite muy poco N₂O.
Imagen derecha: Jan von Arx trabajando a bordo del RV Poseidon. Crédito: Jana Milucka, Instituto Max Planck de Microbiología Marina.
"Había dos posibles razones para esto", explica el primer autor, Jan von Arx. "O bien la producción de N₂O es escasa, o bien el N₂O producido se elimina antes de llegar a la superficie. Queríamos explorar esto analizando los procesos biológicos implicados en la producción y el consumo de óxido nitroso, así como identificar los microorganismos responsables del ciclo de este importante gas de efecto invernadero".
El N₂O nunca llega a la superficie
Por lo tanto, los científicos abordaron el RV Poseidon y navegaron hacia el oeste del Mar Negro para tomar muestras de agua, evaluar las condiciones ambientales y realizar una amplia serie de experimentos. De hecho, descubrieron que el recambio activo de óxido nitroso tiene lugar en la zona subóxica del Mar Negro, la zona de agua con poco oxígeno que separa las aguas profundas anóxicas de la superficie bien oxigenada.
“Diversos microorganismos produjeron grandes cantidades de óxido nitroso a través de diferentes procesos. Sin embargo, esta producción fue superada por la reducción de N₂O, es decir, la conversión de N₂O a N2 por un tipo diferente de microorganismos”, explica von Arx. "Por lo tanto, las pequeñas emisiones de óxido nitroso del Mar Negro probablemente se deban a una producción escasa pero constante en las aguas oxigenadas, donde logra evitar su consumo".
Imagen: Ciclo del óxido nitroso (N₂O) en la zona subóxica del oeste del Mar Negro. Limnology and Oceanography (2025). DOI: 10.1002/lno.70182
Un filtro biológico poco estudiado para un gas peligroso
Los microorganismos que reducen el N₂O actúan como un filtro eficaz, impidiendo que este potente gas de efecto invernadero llegue a la atmósfera. Los científicos del Instituto Max Planck también lograron identificar los principales microorganismos implicados en el proceso.
"Desde una perspectiva global, lamentablemente sabemos muy poco sobre las tasas de reducción de N₂O en los océanos del mundo", afirma von Arx. "Por lo tanto, nuestra visión del ciclo ambiental de este importante gas de efecto invernadero sigue siendo incompleta y se necesita más investigación. Esto es especialmente cierto en el contexto del cambio climático".
Debido al calentamiento global, la pérdida de oxígeno en los océanos se está acelerando y se prevé que el volumen de aguas con bajo contenido de oxígeno aumente en el futuro. En estas condiciones, cabe esperar un incremento de las emisiones de óxido nitroso.
Los científicos de Bremen están explorando actualmente cuestiones similares en distintos entornos con oxígeno limitado. La recopilación y el análisis de datos de numerosos entornos contrastantes les permitirán obtener una visión más completa de la dinámica del óxido nitroso en el medio marino.
Tiempos inciertos para el océano en constante cambio
"El óxido nitroso es el tercer gas de efecto invernadero más abundante y una importante sustancia que agota la capa de ozono, persistiendo en la atmósfera durante aproximadamente 120 años. El océano es una importante fuente natural de N₂O. Por lo tanto, debemos esforzarnos por comprender la dinámica de sus fuentes y sumideros en el océano. Esperamos que nuestro trabajo pueda ayudar a evaluar la respuesta de la producción de N₂O de los ambientes marinos al cambio climático en curso", concluye von Arx.
El estudio se ha publicado en Limnology and Oceanography: Nitrous oxide turnover in the suboxic zone of the Black Sea
