Una importante fuente de gases de efecto invernadero ha comenzado a filtrarse a la atmósfera terrestre desde un lugar insólito. Por encima del Círculo Polar Ártico, la tierra congelada durante decenas de miles de años ha comenzado a descongelarse por primera vez. Las estimaciones actuales indican que el suelo perennemente congelado, llamado permafrost, contiene más del doble de la cantidad de carbono presente en la atmósfera actual. Al descongelarse el permafrost, una enorme cantidad de este carbono almacenado podría liberarse en forma de dióxido de carbono o gas metano.
En entornos más templados, la mayor parte del carbono del material vegetal muerto vuelve a la atmósfera con relativa rapidez gracias a la acción de los microbios que descomponen los materiales orgánicos. Sin embargo, los restos de las plantas muertas se han acumulado durante milenios en los suelos y sedimentos del permafrost en regiones como la vertiente norte de Alaska y Siberia.
«Una vez que el material orgánico se incorpora al permafrost, queda prácticamente fuera del sistema. Es como guardar la comida en el congelador: el ritmo de descomposición se ralentiza drásticamente», dijo Julie Jastrow, ecóloga del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE).
«Mientras el suelo o los sedimentos permanezcan congelados, hay muy poca acción microbiana para descomponer la materia orgánica», añadió Jastrow. «Sin embargo, una vez que el suelo comience a descongelarse, la actividad microbiana aumentará y, a medida que los microbios se alimenten de los materiales orgánicos, parte del carbono se liberará a la atmósfera. La preocupación es que esta fuente añadida de gases de efecto invernadero acelere el proceso de calentamiento, provocando un descongelamiento aún mayor del permafrost»
Los ciclos de congelación y descongelación asociados a la tundra ártica producen un fenómeno conocido como crioturbación, en el que las capas superiores del suelo se agitan junto con las inferiores. Según Jastrow, hace miles de años este proceso transportaba las plantas muertas hacia abajo a través del sedimento hasta el permafrost antes de que pudieran descomponerse.
«La cuestión es que hay mucho carbono relativamente fácil de descomponer que está enterrado ahí abajo, pero está protegido por estar en un estado congelado. Si se descongela y los microbios actúan sobre él, entonces -al igual que la quema de combustibles fósiles- se va a liberar carbono que ha estado fuera del ciclo global durante mucho tiempo, y realmente no se puede devolver al lugar de donde vino. Lo que no sabemos todavía es cuánto de este carbono antiguo se liberará, con qué rapidez y en qué forma: ¿dióxido de carbono o metano?», dijo.
Para los investigadores y los responsables políticos preocupados por el cambio climático, un aspecto especialmente preocupante del deshielo del permafrost reside en el hecho de que estos suelos y sedimentos suelen contener una gran cantidad de hielo. Si el agua del hielo descongelado se drena, las emisiones de carbono serán principalmente de dióxido de carbono. Pero en las zonas mal drenadas, el agua se estanca y puede emitirse una cantidad importante de metano. Cuando el carbono se libera en forma de metano, generará a lo largo de un siglo un efecto de calentamiento 25 veces mayor que el que produciría su liberación como dióxido de carbono.
Jastrow y sus colegas de Argonne y de la Universidad de Alaska-Fairbanks tomaron muestras de suelos de permafrost del North Slope de Alaska, entre la cordillera de Brooks y la bahía de Prudhoe. Examinando de cerca las formas químicas del carbono y los minerales en los suelos de permafrost y observando el comportamiento de los microbios que se alimentan del carbono a medida que estos suelos se calientan lentamente bajo diferentes condiciones de drenaje, los investigadores planean desarrollar indicadores de descomponibilidad y modelos predictivos que puedan utilizarse para anticipar mejor el destino del carbono en el permafrost que se está descongelando.
La investigación de Argonne se centrará en el terreno de toda la región de permafrost del norte, que incluye matorrales, bosques boreales y turberas por debajo del Círculo Polar Ártico, además de la tundra. «Nuestro mandato es estudiar tanto la cantidad de carbono como su potencial descomponibilidad. Los investigadores del permafrost creen ahora que hay mucho más carbono en estas regiones de lo que la mayoría de la gente pensaba antes, pero todavía sólo tenemos estimaciones muy crudas», dijo.
En última instancia, los esfuerzos de Argonne apoyarán el objetivo del DOE de desarrollar modelos climáticos que puedan predecir mejor los impactos en diferentes biomas. Entender el comportamiento a largo plazo de los ecosistemas terrestres requiere una imagen más completa de los diferentes factores que controlan los ciclos del carbono entre la tierra y la atmósfera en diferentes regiones. «A menudo nos enfrentamos a la cuestión de si nuestras mediciones están equivocadas o nuestros modelos están equivocados, y normalmente es algo de ambos», dijo Jastrow.
Los estudios de Argonne proporcionarán los valiosos datos de «verificación del terreno» necesarios para probar y mejorar los modelos del ciclo del carbono que se están desarrollando para las regiones de permafrost. Las investigaciones futuras incluirán el muestreo de más lugares, especialmente en las zonas bajas que son más húmedas y menos accesibles, a medida que el DOE continúa su esfuerzo por acoplar los modelos de carbono con los modelos climáticos.