Publicación invitada: Cómo los ríos del mundo están lanzando miles de millones de toneladas de carbono ‘antiguo’
La percepción de cómo la superficie terrestre libera dióxido de carbono (CO2) generalmente evoca imágenes de deforestación a gran escala o agricultores que aumentan el suelo.
Sin embargo, hay un papel intrigante, y poco apreciado, desempeñado por los ríos del mundo.
En este momento, las plantas y los suelos absorben aproximadamente un tercio del CO2 liberado por la actividad humana, similar a cuánto toman los océanos.
Durante miles o millones de años, parte de este carbono fijo de la tierra puede terminar enterrado en sedimentos, donde eventualmente forma rocas.
Las aguas que alimentan a los ríos fluyen a través de plantas, suelos y rocas en paisajes, recogiendo y liberando carbono a medida que avanzan.
Este proceso generalmente se considera una «fuga» lateral del carbono que está absorbiendo el crecimiento reciente de la planta.
Sin embargo, la edad de este carbono, cuánto tiempo residía en plantas y suelos antes de llegar a los ríos y luego a la atmósfera, ha seguido siendo un misterio.
Si el carbono liberado por los ríos es joven, entonces puede considerarse un componente del ciclo de carbono relativamente rápido.
Sin embargo, si el carbono es viejo, entonces proviene de las tiendas de carbono del paisaje que pensamos que eran estables y, por lo tanto, representa una forma en que estas antiguas tiendas de carbono pueden desestabilizarse.
En nuestro nuevo estudio, publicado en NaturalezaMostramos que casi el 60% del carbono es liberado a la atmósfera por los ríos es de estas fuentes más antiguas.
En total, esto significa que los ríos del mundo emiten más de 7 mil millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año, más que las emisiones anuales de combustible fósil de América del norte.
Esto significa que hay una fuga significativa de carbono de las tiendas antiguas que pensamos que estaban bloqueados de forma segura.
El trabajo anterior ha demostrado que el cambio local del uso de la tierra, como la deforestación y el deshielo del permafrost impulsado por el clima, liberarán directamente el carbono antiguo en los ríos. Si esto está sucediendo a escala global sigue siendo un desconocido significativo por ahora.
¿A quién llamas viejo?
¿Cómo se sabe cuántos años tiene el carbono? Empleamos la misma técnica que se utiliza para determinar la edad de una reliquia arqueológica o para verificar la edad de un vino antiguo, es decir, datación por radiocarbono.
El radiocarbono es el isótopo radiactivo de carbono, que decae a una velocidad conocida. Esto nos permite determinar la edad de los materiales a base de carbono que se remonta a una edad máxima de aproximadamente 60,000 años.
Sabemos que parte del carbono que la liberación de los ríos es muy joven, un producto de la reciente absorción de CO2 por parte de las plantas.
También sabemos que los ríos pueden recibir carbono de fuentes mucho más antiguas, como la descomposición de suelos profundos por microbios y organismos del suelo o la meteorización y la erosión del carbono antiguo en las rocas.
La descomposición del suelo puede liberar carbono que varía desde unos pocos años hasta decenas de miles de años. Un ejemplo de liberación de carbono del suelo muy antigua es de descongelado de permafrost.
La meteorización de roca y la erosión liberan al carbono que tiene millones de años. Esto a veces se conoce como «muerto por radiocarbono» porque es muy antiguo que todo el radiocarbono se ha descomponido.
Los ríos están emitiendo carbono viejo
En nuestro nuevo estudio, compilamos fechas de radiocarbono nuevas y existentes de las emisiones de CO2 de alrededor de 700 tramos de río en todo el mundo.
Encontramos que casi el 60% del carbono es liberado a la atmósfera por los ríos es de fuentes más antiguas (cientos a miles de años o más), como el suelo antiguo y el carbono de roca antigua.
En la siguiente figura, sugerimos cómo los diferentes procesos que tienen lugar dentro de un paisaje pueden liberar carbono de diferentes edades en ríos, lo que lleva su emisión directa a la atmósfera.
Entonces, mientras los ríos están filtrando algo de carbono moderno de plantas y suelos como parte de los procesos de paisaje que eliminan el CO2 de la atmósfera, los ríos también están filtrando carbono desde tiendas de carbono paisajísticas mucho más antiguas.
Una implicación importante de este hallazgo es que las plantas y suelos modernos están filtrando menos carbono a la atmósfera de lo que se pensaba anteriormente, lo que las hace más importantes para mitigar el cambio climático causado por humanos.
Encontramos que la proporción de carbono antiguo que contribuye a las emisiones del río varía en diferentes ecosistemas y la geología subyacente de los paisajes que drenan.
En la siguiente figura, mostramos que los paisajes subyacen por rocas sedimentarias, que son las más propensas a contener carbono antiguo (o «petrogénico») sustancial, también tenían las emisiones del río más antiguas. También mostramos que el tipo de ecosistema (bioma) también era importante, aunque los patrones eran menos claros.
Lo que es obvio es que al menos un carbono viejo era común en la mayoría de los ríos que observamos, independientemente de su tamaño y ubicación.
Proporcionamos evidencia de que existe un control geológico sobre las emisiones del río. Y la variabilidad en el ecosistema también indica importantes factores de control, como las características del suelo, el tipo de vegetación y el clima, especialmente los patrones de lluvia y la temperatura que se sabe que afectan la tasa de liberación de carbono de los suelos y la meteorización de rocas.
¿Están estables las tiendas de carbono antiguas?
El almacenamiento de carbono a largo plazo en suelos y rocas es un proceso importante que regula el clima global.
Por ejemplo, las turberas del Reino Unido son importantes para regular el clima porque pueden almacenar carbono durante miles de años. Es por eso que Restauración de turberas es una gran solución climática.
Los ríos emiten más de 7 mil millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año, que es equivalente a aproximadamente el 10-20% de las emisiones globales de la quema de combustibles fósiles anualmente.
Si el 60% de las emisiones de carbono del río provienen de antiguas tiendas de carbono, entonces esto constituye una fuga significativa de carbono de las tiendas antiguas que pensamos que estaban encerrados de manera segura.
Otra implicación importante de nuestro estudio es que estas antiguas tiendas de carbono pueden ser movilizadas y enrutadas directamente a la atmósfera por los ríos, lo que exacerbaría el cambio climático si estas tiendas se desestabilizan aún más.
Como se puede ver en la figura a continuación, encontramos que las emisiones de carbono del río parecían ser envejecidos ya que las mediciones comenzaron en la década de 1990 (F14catm más bajo significa edades de radiocarbono más antiguas).
Descubrimos que las emisiones de carbono del río parecían envejecer desde que las mediciones comenzaron en la década de 1990.
Si bien hay varias advertencias para interpretar esta tendencia, es una señal de advertencia que las actividades humanas, especialmente el cambio climático, podrían intensificar la liberación de carbono a la atmósfera a través de los ríos.
Dado el fuerte vínculo entre el carbono del suelo y las emisiones del río, si esta tendencia es un signo de actividad humana que perturba el ciclo global del carbono, probablemente se deba a la alteración del paisaje que moviliza el carbono del suelo.
Uso de ríos para monitorear el almacenamiento global de carbono del suelo
Los ríos recolectan aguas de los paisajes que fluyen y, por lo tanto, proporcionan una herramienta para rastrear los procesos que ocurren fuera de la vista.
Una gota de aterrizaje de agua en un paisaje viaja a través de suelos y rocas antes de llegar al río, y su química, incluida su edad de radiocarbono, refleja los procesos que ocurren dentro del paisaje.
Por lo tanto, monitorear la edad del carbono en los ríos puede decirle mucho sobre si sus paisajes almacenan o liberan carbono.
Esto se ha demostrado que ayuda a identificar la pérdida de carbono en turberas tropicales degradadas, descongelado del permafrost y debido a deforestación.
El radiocarbono del río es sensible al cambio ambiental y, por lo tanto, podría ser una poderosa herramienta de monitoreo para detectar el inicio de Puntos de propina climática o el éxito de los proyectos de restauración del paisaje, por ejemplo.
Si bien presentamos datos extendidos en todo el mundo, hay bastantes brechas para regiones importantes, especialmente dónde está ocurriendo el cambio de glaciar y otros donde las sequías y las frecuencias de inundaciones están cambiando.
Estos incluyen áreas con bajas cantidades de datos en Groenlandia, el continente africano, las zonas árticas y boreales, Medio Oriente, Europa del Este, Rusia occidental, Asia Central, Australasia y América del Sur fuera del Amazonas.
Todas estas regiones tienen el potencial de almacenar carbono a largo plazo y aún no sabemos si estas tiendas de carbono son estables o no bajo el cambio climático presente y futuro.
River Radiocarbon ofrece un método poderoso para controlar la salud de los ecosistemas globales tanto ahora como en el futuro.
