El óxido nitroso, más conocido como "gas de la risa", es un potente gas de efecto invernadero
En octubre de 2019 Brett Jameson zarpó con un equipo de científicos a bordo del buque de la Guardia Costera canadiense John P. Tully en el noreste del Océano Pacífico, frente a la costa de la isla de Vancouver.
Luchando contra el embravecido mar y la falta de sueño, pasaron la mayor parte de una semana trabajando hombro con hombro en un pequeño refrigerador de pie, analizando los sedimentos del lecho marino para aprender más sobre los efectos de las condiciones de bajo oxígeno en los entornos de aguas profundas.
Cuando los organismos mueren, se hunden a través de la columna de agua, consumiendo oxígeno en el océano subterráneo a medida que se descomponen. Esto conduce a bandas de agua sin oxígeno llamadas zonas de mínimo oxígeno o "zonas muertas".
Estos entornos hostiles son inhabitables para la mayoría de los organismos. Aunque ocurren naturalmente en algunas áreas, las zonas muertas a menudo aparecen después de que los fertilizantes y las aguas residuales se escurren aguas abajo hacia las áreas costeras, provocando la proliferación de algas, que luego mueren y se descomponen.
Uno de los estudios de esa expedición sugirió que los sedimentos debajo de las aguas empobrecidas en oxígeno son una importante fuente de óxido nitroso (N2O). Este gas se libera a la atmósfera cuando el agua profunda sube a la superficie en un proceso conocido como surgencia.
El óxido nitroso, más conocido como "gas de la risa", es un potente gas de efecto invernadero, 300 veces más potente que el dióxido de carbono, CO2.
Las emisiones globales de N2O están aumentando como resultado de las actividades humanas que estimulan su producción.
Article in Science on declining oxygen in the global ocean and coastal waters, result of climate change and human activities. Oceans feed >500 million people and at least 500 dead zones have been reported near coasts, up from fewer than 50 in 1950 https://t.co/NBohXhtkaI pic.twitter.com/VLKA4PbHmO
— Manolis Kogevinas (@KogevinasM) January 5, 2018
Puntos calientes de N2O
Los océanos representan actualmente alrededor del 25 por ciento de las emisiones mundiales de N2O [PDF], y los científicos están trabajando para mejorar las estimaciones de las contribuciones marinas.
La mayor parte de la investigación se ha centrado en las zonas mínimas de oxígeno, que se conocen como puntos calientes de emisiones de N2O.
El calentamiento del océano debido al cambio climático está impulsando la expansión de las zonas mínimas de oxígeno marino a nivel global. Esto ha llevado a la especulación de que las emisiones de N2O de los océanos seguirán aumentando y acelerarán aún más el cambio climático.
Los resultados de esta investigación indican que se puede esperar una producción aún mayor de N2O donde estas aguas con poco oxígeno están en contacto con el lecho marino.
Imagen: Experimentos de incubación de sedimentos en curso en una cámara fría a bordo del Tully. (Brett Jameson)
El nitrógeno es un componente esencial para la vida en la Tierra y existe en el medio ambiente en muchas formas diferentes. Los grupos especializados de microbios unicelulares utilizan compuestos que contienen nitrógeno, como el amonio y el nitrato, como energía para impulsar las funciones celulares.
Estas reacciones metabólicas median la transformación del nitrógeno entre sus diversos estados en el medio ambiente, durante los cuales el N2O puede filtrarse al medio ambiente como subproducto.
Aparte de sus efectos como gas de efecto invernadero, el N2O es también la principal sustancia que se emite a la atmósfera que agota la capa de ozono.
Los manglares como bancos de N2O
El equipo viajó a las Bermudas en el otoño de 2020 para medir las emisiones de N2O en un prístino bosque de manglares en colaboración con el Instituto de Ciencias Oceánicas de las Bermudas.
Estos sedimentos eran menos profundos y accesibles para los buceadores, lo que les permitió investigar a fondo su papel en el ciclo del N2O en diferentes condiciones ambientales.
Descubrieron que los sedimentos del lecho marino en los manglares de las Bermudas consumían N2O del agua de mar suprayacente. Previamente se han descrito similares "sumideros" de N2O en otros sistemas prístinos, incluidos estuarios, manglares e incluso suelos terrestres.
Imagen: El candidato a doctorado de la UVic, Brett Jameson, regresa con muestras recolectadas de los manglares de las Bermudas.
La capacidad de estas áreas para extraer N2O de la atmósfera está vinculada a las concentraciones de nutrientes que contienen nitrógeno en el medio ambiente. La producción de óxido nitroso se inhibe cuando escasean estos nutrientes que contienen nitrógeno.
Cuando los niveles de nutrientes son suficientemente bajos, los hábitats marinos pueden actuar como consumidores netos de N2O.
Los sedimentos que actúan como sumideros de N2O también pueden actuar como fuentes netas de N2O a la atmósfera cuando se someten a una mayor carga de nitrógeno procedente de la escorrentía agrícola y las aguas residuales urbanas.
De hecho, los manglares y otros ecosistemas cercanos a la costa que experimentan aportes sostenidos de nitrógeno disuelto tienden a ser grandes emisores de N2O.
Aún se desconoce hasta qué punto los entornos prístinos pueden actuar como amortiguadores contra los aumentos en las concentraciones de N2O atmosférico. La mayoría de los estudios hasta la fecha se han centrado en regiones de Europa y Asia densamente pobladas y muy perturbadas, que actúan como fuentes de N2O.
Esto deja mucho que aprender sobre el papel de los hábitats marinos prístinos como sumideros de N2O y su influencia general en los presupuestos globales de N2O.
Fertilizante dirigido
Si bien la reducción de las futuras emisiones de N2O marino depende del problema más complejo de ralentizar el crecimiento y la propagación de las zonas de mínimo de oxígeno marino, las acciones para conservar y restaurar entornos costeros prístinos son intervenciones manejables que pueden implementarse a corto plazo.
En la actualidad, las prácticas agrícolas humanas representan más de dos tercios de las emisiones mundiales de N2O. Como resultado, se ha prestado mucha atención a reducir la cantidad de exceso de nitrógeno agregado a los suelos agrícolas a través de fertilizantes [PDF].
Dado que los nutrientes que no son absorbidos por las plantas a menudo terminan en cuencas hidrográficas que desembocan en el océano, las políticas que abordan el uso excesivo de fertilizantes también beneficiarán a los ecosistemas acuáticos adyacentes.
Sin embargo, reducir aún más las emisiones marinas requerirá un enfoque multifacético que también aborde el desarrollo costero y las prácticas de eliminación de aguas residuales en áreas muy afectadas.
Las Naciones Unidas han declarado 2021 como el comienzo de una Década de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible. Detallar el vínculo vital entre los océanos y el cambio climático nunca ha sido más oportuno que ahora.
Brett Jameson es candidato a doctorado en oceanografía biológica, Universidad de Victoria.
Este artículo se republica desde The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lee el artículo original en inglés: Nitrous oxide, a powerful greenhouse gas, is on the rise from ocean dead zones
Referencias:
• Continental margin sediments underlying the NE Pacific oxygen minimum zone are a source of nitrous oxide to the water column
• Declining oxygen in the global ocean and coastal waters
