Las plantas de los bosques europeos migran hacia el oeste, a causa del nitrógeno

Una nueva investigación del Centro Alemán para la Investigación Integrativa de la Biodiversidad (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, reveló que la contaminación por nitrógeno y, en menor medida, el cambio climático, son inesperadamente el factor clave detrás de la sorprendente migración hacia el oeste en la distribución de ciertas plantas que afectan los bosques nativos.

No sólo el cambio climático

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El estudio del German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig determinó que muchas especies de plantas de los bosques europeos se están desplazando hacia el oeste debido a los altos niveles de deposición de nitrógeno, desafiando la creencia común de que el cambio climático es la causa principal de que las especies se desplacen hacia el norte. El hallazgo remodela la comprensión que tenemos de cómo los factores ambientales, y en particular la contaminación por nitrógeno, influyen en la biodiversidad.

Lamentablemente no pudimos utilizar la imagen difundida en el sitio web del iDiv a causa de la pobre resolución de la toma acreditada a Petr Harank, y apelamos a una imagen de Wikipedia, que acompañamos con el texto original del artículo de prensa

Si bien el mundo científico asume ampliamente que el aumento de las temperaturas está empujando a muchas especies hacia las áreas más frías del norte, la investigación que mencionamos muestra que los movimientos hacia el oeste son 2,6 veces más probables que los desplazamientos hacia las zonas septentrionales europeas. ¿El impulsor principal? Altos niveles de deposición de nitrógeno debido a la contaminación atmosférica, lo que permite una rápida propagación de especies de plantas tolerantes al nitrógeno principalmente desde Europa del Este. El establecimiento de estas especies altamente competitivas en áreas con altas tasas de deposición de nitrógeno a menudo se produce a expensas de las especies más especializadas de plantas nativas.

Un entorno complejo

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“El cambio climático suele considerarse el principal culpable de los cambios en las áreas de distribución de las especies vegetales, a menudo se pasan por alto las interacciones clave con factores históricamente importantes”, advirtió el coautor Dr. Ingmar Staude, investigador de iDiv y de la Universidad de Leipzig. “En las últimas décadas, la mayoría de los cambios en las áreas de distribución de las plantas de los bosques europeos se atribuyen a la deposición de nitrógeno, y sólo en menor medida al cambio climático. Esto plantea una pregunta importante: ¿cómo pueden adaptarse los ecosistemas al aumento de las temperaturas mientras que los cambios en la biodiversidad están impulsados ​​principalmente por otros cambios ambientales, en particular la contaminación atmosférica?”. Según los investigadores, comprender estas interacciones complejas es fundamental para que los administradores de tierras y los responsables de políticos protejan la biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas.

Conclusiones

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Las conclusiones principales son:

• Las plantas de los bosques europeos varían su distribución a una velocidad media de 3,56 kilómetros por año.

• El 39% de las especies de plantas se desplazan hacia el oeste. Los desplazamientos hacia el norte sólo se observan en el 15% de las especies.

• La deposición por nitrógeno, más que el cambio climático, es sorprendentemente el principal factor detrás de los cambios en la distribución hacia el oeste de las plantas en los bosques europeos.

• El estudio analizó los cambios en el área de distribución de 266 especies de plantas en bosques de toda Europa a lo largo de varias décadas; las primeras mediciones se hicieron en algunos sitios en el año 1933.

• Varios de los bosques más emblemáticos de Europa se incluyeron en este estudio, como el bosque virgen de Białowieża en Polonia.

Importante

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• El paper Unexpected westward range shifts in European forest plants link to nitrogen deposition fue publicado en Science 10 Oct 2024 Vol 386, Issue 6718 pp. 193-198 DOI: 10.1126/science.ado0878. Sus autores son: Pieter Sanczuk, Kris Verheyen, Jonathan Lenoir, Florian Zellweger, Jonas J. Lembrechts, Francisco Rodríguez-Sánchez, Lander Baeten, Markus Bernhardt-Römermann, Karen De Pauw, Pieter Vangansbeke, Michael P. Perring, Imre Berki, Anne D. Bjorkman, Jörg Brunet, Markéta Chudomelová, Emiel De Lombaerde, Guillaume Decocq, Thomas Dirnböck, Tomasz Durak, Caroline Greiser, Radim Hédl, Thilo Heinken, Ute Jandt, Bogdan Jaroszewicz, Martin Kopecký, Dries Landuyt, Martin Macek, František Máliš, Tobias Naaf, Thomas A. Nagel, Petr Petřík, Kamila Reczyńska, Wolfgang Schmidt, Tibor Standovár, Ingmar R. Staude, Krzysztof Świerkosz, Balázs Teleki, Thomas Vanneste, Ondrej Vild, Donald Waller & Pieter De Frenne.

• La investigación fue financiada, entre otros, por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; FZT-118). Es un producto del grupo de trabajo sDiv sREplot. El centro de síntesis de iDiv, sDiv, apoya las reuniones de grupos de trabajo en las que investigadores internacionales trabajan juntos en temas científicos.

• El artículo European forest plants are migrating westwards, nitrogen main cause fue publicado en el sitio web de iDiv, basado en un comunicado de prensa de la Universidad de Gante -Ghent University-

Lectores, hasta aquí el paper publicado en Science. A continuación los resultados de la búsqueda en internet para tener más detalles de los conceptos abordados en la investigación

¿Por qué el nitrógeno es contaminante y afecta la vida en los bosques europeos?

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Hasta el momento se ha hallado que el nitrógeno se convierte en un contaminante cuando se deposita en exceso en los ecosistemas boscosos, principalmente a través de la lluvia ácida y otras formas de deposición atmosférica.

Aquí hay algunas formas en que afecta la vida en los bosques europeos:

1. Impacta en el declive de la biodiversidad: La deposición excesiva de nitrógeno puede reducir la diversidad de especies vegetales. Las plantas que prosperan en suelos pobres en nutrientes pueden ser desplazadas por especies que prefieren suelos ricos en nutrientes.

2. Alteración de los ciclos de nutrientes: El exceso de nitrógeno puede alterar los ciclos naturales de los elementos nutritivos y del agua en el suelo, afectando la salud general del ecosistema.

3. Crecimiento y reproducción: Puede disminuir el crecimiento de las plantas y afectar su capacidad reproductiva, lo que a su vez impacta a los herbívoros que dependen de estas plantas para alimentarse. Rompe la cadena natural de los vegetales que ‘acumulan’ energía a través de la fotosíntesis, a su vez los herbívoros verán afectada la calidad de su alimentación, que se trasladará a los depredadores que están ‘un piso’ por encima en la pirámide natural.

4. Competencia entre especies: Aquellas especies vegetales que toleran altos niveles de nitrógeno pueden expandirse rápidamente, superando a las especies nativas y alterando las relaciones de competencia en el bosque.

5. Emisiones de gases de efecto invernadero: La mayor deposición de nitrógeno reactivo también puede incrementar las emisiones de óxido nitroso (N₂O) desde los suelos boscosos, una contribución ’no positiva’ al cambio climático.

El combo de estos efectos detectados por el momento, pueden impactar significativamente en la estructura y función de los bosques europeos, con cambios en la gestión y conservación de estos ecosistemas… que afectan al mundo natural… en el que estamos los humanos.

¿Cómo se mide?

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La deposición de nitrógeno se establece a través de métodos variados, según las características de las deposiciones y las condiciones ambientales.

1. Colectores de deposición húmeda: Estos dispositivos están diseñados para recolectar la lluvia y medir la cantidad de nitrógeno disuelto en ella. Se activan automáticamente cuando comienza a llover, permitiendo la recolección de muestras de agua de lluvia que luego se analizan en el laboratorio. Fuente: Hanna Instruments Chile

2. Colectores de deposición seca: Para medir la deposición de nitrógeno en forma de partículas y gases, se utilizan colectores que están expuestos continuamente al aire. Estos dispositivos capturan partículas y gases que se depositan sobre superficies colectoras, las cuales se analizan posteriormente. Fuente: Hanna Instruments Chile

3. Resinas de intercambio iónico: Este método utiliza resinas que absorben iones de nitrógeno del aire. Las resinas se colocan en el campo durante un período de tiempo y luego se analizan en el laboratorio para determinar la cantidad de nitrógeno absorbido. Fuente: Hanna Instruments Chile

4. Método Kjeldahl: Aunque es más común el análisis de laboratorio, este método se utiliza para determinar el contenido total de nitrógeno en muestras de suelo o agua. La muestra se trabaja con un ácido fuerte y el nitrógeno se convierte en amonio, que luego es medido. Fuente: Universitat Autònoma de Barcelona

5. Monitoreo continuo: En algunas estaciones de monitoreo, se utilizan sensores y equipos automáticos para medir continuamente la concentración de nitrógeno en el aire y en la precipitación. Estos datos se recopilan y analizan para obtener una imagen detallada de la deposición de nitrógeno en una línea temporal. Fuente: Universitat Autònoma de Barcelona

Colectores basados en resinas

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Entre las recomendaciones, en 2016 la Universitat Autònoma de Barcelona difundió la propuesta de Colectores de agua de lluvia basados en resinas, una herramienta útil para medir la deposición atmosférica de nitrógeno. La UAB expresaba que “la actividad humana ha provocado un aumento de las emisiones de compuestos de nitrógeno. El uso de colectores de lluvia basados en resinas permitirá un muestreo más espaciado en el tiempo de la deposición de nitrógeno que con colectores convencionales. Ello posibilitará extender los muestreos en zonas de difícil acceso, como las zonas montañosas que por otra parte, son las más sensibles”. Y añadía: “La alteración global del ciclo del nitrógeno (N) ha provocado un aumento de la deposición de N que puede repercutir negativamente en los ecosistemas causando, por ejemplo, su eutrofización (exceso de nutrientes para el ecosistema) o produciendo una pérdida de biodiversidad. Un estudio reciente de modelización de la deposición de N en hábitats de la Red Natura 2000 en España ha puesto de manifiesto que las zonas culminales de los Pirineos y de la Cordillera Cantábrica, así como algunas zonas montañosas de encinares en el entorno de Barcelona y Madrid, reciben una deposición de N por encima del umbral que se considera seguro para la protección de los ecosistemas (García-Gómez et al. 2014). Estas áreas en zonas montañosas de topografía compleja son de difícil acceso, lo cual dificulta su monitorización. Sin embargo, son las que necesitan una mayor atención por ser las más vulnerables a la deposición”

¿Qué es la deposición atmosférica?

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Como es habitual, recurro a las Wikipedia (en inglés o castellano) en procura de información. En la primera de ellas hay una explicación.

Y en la web hallé estas respuestas:

La deposición atmosférica es el proceso mediante el cual los contaminantes presentes en la atmósfera se depositan en la superficie terrestre. Este proceso puede ocurrir de varias maneras:

1. Depósito seco: Los contaminantes en forma de partículas o gases se depositan directamente sobre el suelo, el agua y la vegetación sin la intervención de la precipitación. Fuente: Bing

2. Depósito húmedo: Los contaminantes se disuelven en el agua de lluvia o nieve y se depositan en la superficie terrestre cuando precipita². Este tipo de deposición es comúnmente conocido como lluvia ácida cuando los contaminantes incluyen dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Fuente: Universitat de les Illes Balears - IFISC- CSIC Como verán al seguir el vínculo, algo más de 20 años atrás, Jordi Dachs, del Instituto de Investigación Química y Ambiental (IIQAB-CSIC), brindaba un seminario sobre Deposición atmosférica de contaminantes y materia orgánica a los océanos.

3. Depósito oculto: La vegetación intercepta directamente el agua y los contaminantes de las nubes, niebla, rocío y escarcha. Fuente: Bing

También hurgamos en Library - Deposición atmosférica. In document RED DE NIVEL II MEMORIA 2018 (página 26-42), en Diccionario Raing y en Conceptualia

No debemos menospreciar estos procesos, porque pueden afectar -de hecho ya ocurre- la calidad del aire, el agua y el suelo, y, por tanto, impactar seriamente los ecosistemas y nuestra salud. No olvidemos que los humanos también ‘integramos’ el mundo natural.

Nuestro agradecimiento a los investigadores y a todas las fuentes que citamos previamente