El ciclo del carbono en las zonas áridas mexicanas

Oscar Briones

El conocimiento del ciclo global del carbono en México es muy importante por su relación con el cambio climático. La fuente de calor en la Tierra es la radiación solar. Los gases que componen la atmósfera absorben el calor de la Tierra y lo re-emiten en cualquier dirección. La energía emitida hacia abajo calienta la superficie terrestre y parte baja de la atmósfera. Debido a la capacidad de calentar la superficie terrestre se les conoce como gases invernadero. Los gases de invernadero más importantes son el vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) metano, óxido nitroso y ozono.

El incremento en la concentración de los gases de invernadero por las actividades humanas desde la Revolución Industrial (1750) es una de las causas principales del aumento de la temperatura media global. A principios del pasado mes de octubre se publicó el informe especial Calentamiento global de 1.5 °C del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), sobre los impactos que ocasionaría limitar el calentamiento global a 1.5 °C en vez de 2 °C con respecto a la temperatura preindustrial. El informe concluyó que limitar el calentamiento global a 1.5 °C en vez de 2 °C incrementaría la probabilidad de que las temperaturas en días calurosos extremos en latitudes medias aumenten en 3 °C en vez de 4 ° C, reduciría a la mitad el riesgo de extinción de muchas especies de insectos, animales y plantas y permitiría la supervivencia de 10% a 30% de los arrecifes de coral en vez de su casi completa extinción.

Los ecosistemas terrestres son parte fundamental del ciclo del carbono, pues todos participan liberando o capturando carbono. Las actividades humanas han alterado los almacenes y flujos de carbono de los ecosistemas terrestres y son una de las causas que generan el cambio climático global, por lo que es obligado identificar los procesos biológicos, geológicos y químicos que intervienen en el ciclo del carbono. Los ecosistemas terrestres adecuadamente conservados y manejados pueden almacenar cantidades muy significativas de carbono en la vegetación y en el suelo. Por el contrario, la pérdida de la vegetación terrestre libera a la atmósfera una gran cantidad de CO2. La captura de carbono ocurre cuando la vegetación absorbe CO2 durante la fotosíntesis, almacenando el carbono en su biomasa aérea o subterránea, por lo que el ecosistema se convierte en un sumidero de carbón. Cuando el suelo es erosionado y la vegetación es extraída o quemada para convertir el terreno en potreros o campos de cultivo, una gran parte del carbono almacenado en el ecosistema es convertido rápidamente a CO2 y liberado a la atmósfera, convirtiendo al ecosistema en fuente de CO2. Debido a que la deforestación ha crecido de manera importante, los ecosistemas terrestres son una gran fuente de emisiones de carbono.

Las regiones áridas se caracterizan porque la pérdida de agua por evaporación es mucho mayor que la entrada por la precipitación, la temperatura es extrema y es baja la disponibilidad de agua y nutrientes en el suelo. Dependiendo de la definición, la superficie que ocupan las zonas áridas y semiáridas puede oscilar entre los autores, pero en general se ha estimado que ocupan un tercio de la superficie terrestre del planeta. Por lo anterior, los ecosistemas que crecen en las zonas áridas pueden tener un efecto significativo para contrarrestar el cambio climático al absorber las emisiones de CO2 a la atmósfera. Un experimento en el desierto norteamericano de Mojave mostró que el ecosistemas puede aumentar la absorción de dióxido de carbono en respuesta al incremento artificial del CO2 en la concentración atmosférica prevista para 2050. La superficie ocupada por las zonas áridas y semiáridas es más de la mitad del territorio y se localizan principalmente en las regiones norte y centro del país. La Comisión Nacional Forestal estimó que las zonas áridas hiperáridas cubren 0.67%, las áridas 18.91% y las semiáridas 34.77% de los 1,960,189 km2 del territorio. Las zonas áridas y semiáridas en México sustentan una variada vegetación de matorrales xerófilos y pastizales, compuesta principalmente por plantas leñosas de porte bajo, plantas suculentas y gramíneas. Las zonas áridas con mayor extensión son la Sonorense (Figura 1), Chihuahuense (Figura 2) y Tamaulipeca (Figura 3) y con menor superficie son la Hidalguense (Figura 4), Poblana (Figura 5) y Veracruzana (Figura 6).

La determinación de la biomasa de un ecosistema permite estimar los almacenes de carbono en la vegetación y el flujo potencial hacia la atmósfera y suelo. En los ecosistemas terrestres la producción de la biomasa viva en tallos, hojas y raíces y la producción de hojarasca y raíces muertas, la descomposición de la materia orgánica y la respiración de las raíces y microbios son los flujos principales de transferencia del carbono. Todos los procesos biológicos del ecosistema están soportados por la entrada de energía a través de la fotosíntesis de los organismos autótrofos por lo que es fundamental entender los factores abióticos y biológicos que la regulan, así como todos aquellos factores que determinan la magnitud y velocidad del flujo del carbono entre el aire, la vegetación y el suelo. Una síntesis reciente mostró que por los valores de biomasa y productividad primaria, los ecosistemas áridos mexicanos en un lugar intermedio entre los desiertos del suroeste de los Estados Unidos y el bosque tropical caducifolio. La biomasa aérea y subterránea de las zonas áridas de México fue superior al promedio de los desiertos del mundo y sus valores altos estuvieron cercanos al rango del bosque tropical caducifolio. Se estimó que alrededor de 45% del peso de la biomasa es carbono en las plantas de las zonas áridas mexicanas. La productividad primaria neta promedio de las regiones más secas de las zonas áridas mexicanas fue similar al promedio de los desiertos del mundo, pero en las regiones menos secas fue casi cuatro veces mayor. Otro estudio mostró que el suelo es el principal almacén de carbono, representando entre 45% y 90% del carbono en la biomasa. Los flujos de carbono debidos a la productividad primaria y la respiración del ecosistema están fuertemente determinados por la cantidad y estacionalidad de la lluvia, por lo que varían en magnitud entre años secos y húmedos y dentro de cada año. Por lo anterior, las zonas áridas mexicanas pueden funcionar como sumideros o exportadores y vertederos de carbono.

El estudio del ciclo del carbono en las zonas áridas es prioritario para entender las consecuencias del incremento acelerado de la concentración de CO2 en la atmósfera, así como para diseñar estrategias para reducir sus emisiones y mitigar el cambio climático global. En México el cambio de uso de suelo de algunos matorrales y pastizales a vegetación perturbada, cultivos agrícolas y otros usos disminuyó entre 30% y 70% el almacén de carbono del suelo. La investigación del ciclo del carbono en México requiere esfuerzos coordinados para realizar estudios que incorporen la variabilidad espacial y temporal a todas las escalas y con metodologías estandarizadas para documentar de una manera más completa la contribución de los ecosistemas áridos al almacenamiento y flujo del carbono. Finalmente, cabe citar la editorial del número especial sobre el carbono en los ecosistemas terrestres mexicanos coordinado por el Programa Mexicano del Carbono, actualmente publicándose en Madera y Bosques (http://myb.ojs.inecol.mx/index.php/myb/issue/view/232): “…la biomasa como almacén de carbono y sus flujos, constituyen una parte fundamental en la reducción de emisiones a la atmósfera y la mitigación del cambio climático, pero no pueden considerarse al margen de las componentes económica y social que son las que, finalmente, determinan el éxito o fracaso de las iniciativas locales, regionales o nacionales”.

Figuras

• Figura 1. (página de inicio) Zona árida Poblana
• Figura 2. Zona árida Sonorense
• Figura 3. Zona árida Chihuahuense
• Figura 4. Zona árida Tamaulipeca
• Figura 5. Zona árida Hidalguense
• Figura 6. Zona árida Veracruzana