Las guerras territoriales entre microbios dictan cuánto carbono almacenan las marismas y cuánto metano bombean al aire
Alia Al-Haj avanza a grandes zancadas por el paseo marítimo de medio kilómetro, remolcando un vagón lleno de herramientas eléctricas y tuberías de PVC. A cada lado, un vasto pantano se extiende en la distancia, el suelo húmedo salpicado de altos juncos ondeando en la fresca brisa primaveral. Al-Haj cierra los ojos y respira profundamente el salado y sulfuroso aroma.
"Es muy importante para mí poder oler el pantano", dice ella. "Sé que puede que no siempre esté ahí. Ese olor es algo en lo que pienso mucho, cuánto lo extrañaré".
Durante los últimos 35 años, los científicos del Centro de Investigación Ambiental Smithsonian, incluida Al-Haj, han estado viniendo al Humedal de Investigación del Cambio Global en la costa de Maryland para realizar una extensa investigación a largo plazo. Los científicos han convertido el pantano de mareas de la Bahía de Chesapeake en un laboratorio experimental gigante diseñado para simular cómo los pantanos podrían responder a las condiciones climáticas en las próximas décadas.
Las marismas saladas de marea son guardianes costeros. Filtran la escorrentía, protegen la costa contra las marejadas ciclónicas y albergan la vida silvestre. En una escala mayor, son amortiguadores increíblemente efectivos contra el cambio climático. Las marismas de marea secuestran carbono a un ritmo 10 veces mayor que incluso las selvas tropicales maduras.
El desarrollo de la tierra ya ha despojado al mundo de la mitad de sus marismas. A lo largo de la costa este de EE. UU., existe un impulso continuo para restaurar estos ecosistemas raros y ricos en servicios. Pero con la subida del nivel del mar, las fuertes tormentas y el aumento de las temperaturas, a los científicos les preocupa que las marismas salinas puedan desaparecer por completo. Alrededor de 1.500 kilómetros cuadrados han desaparecido en los últimos 20 años, según una nueva investigación de la NASA. A nivel global, esa pérdida de almacenamiento de carbono equivale a las emisiones anuales de 3,5 millones de vehículos.
Salvo que desaparezcan por completo, existe la posibilidad de que las marismas pasen de forma impredecible de sumideros de carbono a emisores netos de carbono, lo que provocaría un cambio medible en el balance de carbono del mundo. Ahí es donde entra en juego el experimento de Al-Haj.
Al final del paseo marítimo, Al-Haj descarga el vagón. Aquí y en un pantano de agua dulce cercano, está construyendo "órganos de pantano": una serie de juncos plantados en tuberías de PVC blanco que sumerge en el pantano a diferentes alturas en un intento de simular escenarios futuros de subida del nivel del mar. Asentados en el agua del pantano, parecen órganos de tubos muy perdidos. Para simular el calentamiento, las tuberías tienen elementos calefactores que mantienen una temperatura constante de 6°C por encima del aire ambiental. Cerca, otra extraña infraestructura cubre el pantano, como iglús de plástico octogonales llenos de dióxido de carbono para testar los efectos de las elevadas emisiones.
Imagen: Una variedad de experimentos en el Humedal de Investigación del Cambio Global en la costa de Maryland está dando a los científicos una mirada a cómo el cambio climático podría afectar los ecosistemas de marismas de marea. Foto por Christian Elliott
En los pantanos de marea, las juncias absorben el dióxido de carbono de la atmósfera y lo conservan bajo tierra en forma de material de raíces muertas. Pero cuando los microbios descomponen el material en condiciones de bajo nivel de oxígeno, pueden emitir metano y otros gases de efecto invernadero. Exactamente qué gases se producen depende de una serie de factores.
El extraño y salado olor que impregna el aire proviene del gas de sulfuro de hidrógeno, explica Al-Haj. Que el gas oloroso sea tan frecuente es una buena señal. Significa que en el sedimento sumergido debajo del paseo marítimo, los microbios que consumen sulfato, un componente del agua de mar, están superando a otros microbios que producen metano.
"Es como una pelea en el patio de la escuela o una guerra por los recursos", dice Al-Haj. "No pensamos en eso, no podemos verlo, pero podemos medir la cantidad de metano y dióxido de carbono que sale, para que podamos obtener los resultados de esas batallas".
Por ahora, en este pantano, los consumidores de sulfato están ganando. Pero si los productores de metano toman el control, el resultado de esta batalla microscópica tiene el potencial de cambiar la composición de la atmósfera.
Unos meses después de instalar los órganos del pantano, los resultados de Al-Haj están listos. En comparación con el sitio del pantano de agua dulce cercano, donde los microbios productores de metano tienen rienda suelta, el pantano salado experimental produce 50 veces menos metano.
Eso concuerda con una investigación similar realizada por Kevin Kroeger, un biogeoquímico del Centro de Ciencias Marinas y Costeras Woods Hole del Servicio Geológico de los Estados Unidos en Massachusetts, que no participó en el trabajo de Al-Haj. En experimentos en humedales de marea cerca de Cape Cod, Kroeger descubrió que los humedales de marea aislados del agua de mar se refrescan, lo que resulta en una mayor producción de metano.
Bajo la guía de Kroeger, el Servicio de Parques Nacionales está convirtiendo actualmente diques en puentes para permitir que el agua de mar regrese a los antiguos pantanos en Cape Cod National Seashore, un intento por deshacer esta renovación, restaurar los humedales y prevenir futuras emisiones de metano.
"Ahora tenemos sólidas pruebas de que la restricción de las mareas, la construcción de estructuras en el paisaje de las mareas, genera cambios en la salinidad”, dice Kroeger, lo que en última instancia contribuye a las emisiones de carbono.
Sin embargo, hay un límite en cuanto a cuánto podemos evitar las emisiones de metano de las marismas. Como han demostrado los experimentos de Al-Haj, las temperaturas más altas del suelo significan una mayor producción de metano en todos los ámbitos. La subida del nivel del mar también provoca mayores emisiones de metano porque cuanto más tiempo pasa una marisma bajo el agua, más tiempo pasan los microbios productores de metano en condiciones de bajo oxígeno donde pueden consumir carbono del suelo y emitir metano.
Imagen: Alia Al-Haj, del Smithsonian Environmental Research Center, está analizando cómo la subida del nivel del mar y el calentamiento afectan a los microbios que habitan en los sedimentos de las marismas de marea. Foto por Christian Elliott
Al-Haj continuará sus experimentos durante el invierno para ver cómo pueden afectar las emisiones los ciclos de congelación y descongelación más frecuentes. Hasta ahora, sus datos sugieren que, al menos durante los próximos 20 años, las marismas deberían seguir siendo sumideros de carbono. Pero a medida que avanza el cambio climático, no podrán compensar tanto carbono como lo hacen ahora.
Muchos otros factores afectan las emisiones de metano de las marismas y amenazan con desbaratar esa predicción. Por ejemplo, la escorrentía de nitrógeno y la presencia de hierbas invasoras pueden alterar las matemáticas. Pero en este punto, dice Kroeger, restaurar las antiguas marismas de marea es el movimiento correcto.
"Los resultados negativos de no restaurar estos ecosistemas pueden incluir la pérdida total y, en lugares específicos, la emisión de ese carbono antiguo almacenado de vuelta a la atmósfera. Si estás preguntando si existe un potencial escenario de bombeo de carbono, sería eso", dice.
Los esfuerzos de restauración tienen que ocurrir más temprano que tarde, dice Kroeger, para dar a las marismas tiempo para acumular suficiente elevación para resistir la subida del nivel del mar.
Por su parte, Al-Haj se siente esperanzada. "Hay un gran movimiento para restaurar las marismas en este momento, lo cual es genial", dice ella.
"Pero también sabemos que con la subida del nivel del mar, las marismas necesitan espacio para migrar hacia la tierra y, en muchos lugares, no tienen ese espacio. Espero que perdamos una buena cantidad de pantanos en la costa este. Con eso, el panorama es un poco más sombrío".
Estudio de la NASA: Global hotspots of salt marsh change and carbon emissions