7 Minute
Noi cercetări indică faptul că modelele climatice au fost prea optimiste în estimarea cantității suplimentare de carbon pe care plantele o pot extrage din atmosferă. Creșterea producției vegetale datorată nivelurilor mai ridicate de CO2 — așa-numitul efect de fertilizare cu CO2 — depinde puternic de disponibilitatea azotului din sol. Analize recente arată că disponibilitatea naturală de azot a fost supraestimată în multe modele, ceea ce reduce captarea de carbon anticipată a vegetației și modifică proiecțiile bilanțului de carbon terestru.
De ce azotul limitează absorbția de CO2 de către plante
Plantele au nevoie de mai mult decât dioxid de carbon pentru a crește. Azotul este un nutrient esențial, pe care microbii din sol trebuie să îl transforme în forme utilizabile de plante printr-un proces denumit fixare biologică a azotului. În absența unei cantități suficiente de azot disponibil, frunzele nu pot sintetiza proteinele și enzimele necesare pentru o creștere accelerată, iar excesul de CO2 din atmosferă nu se traduce în mod proporțional printr-o captare mai mare de carbon în biomasa vegetală. Acest lucru face ca efectul de fertilizare cu CO2 să fie puternic condiționat de ciclul azotului și de interacțiunile complexe dintre plante, microbi și proprietățile solului.
O serie de investigații recente, în care au participat și cercetători de la Universitatea din Graz, au constatat că presupunerile anterioare privind cât azot este fixat natural sunt, în multe cazuri, prea optimiste. În peisajele agricole, fixarea biologică a azotului a crescut — în jur de 75% în ultimele două decenii, în mare parte din cauza extinderii culturilor fixatoare de azot și a utilizării îngrășămintelor — însă pe suprafețele naturale modelele continuă să supraestimeze ratele de fixare. Această discrepanță este semnificativă deoarece Modelele Sistemului Terestru (Earth System Models, ESMs) încorporează ciclul azotului atunci când proiectează creșterea vegetației și sechestrarea carbonului, iar erorile în intrările de azot se propagă către estimările absorbției de CO2.
Ce a schimbat noul studiu în modele
Un studiu colaborativ condus de Sian Kou‑Giesbrecht de la Simon Fraser University și publicat în PNAS a comparat estimările empirice actuale ale fixării biologice a azotului cu valorile utilizate în mai multe Modele ale Sistemului Terestru larg folosite în comunitatea științifică. Echipa, care a inclus-o pe Bettina Weber de la Universitatea din Graz, a ajuns la concluzia că modelele tind să supraestimeze fixarea azotului pe terenurile naturale cu aproximativ 50%. Această supraestimare nu este neglijabilă: ea afectează procesele de creștere a plantelor simulate, stocarea de carbon în sol și biomasa lemnoasă și, în final, proiecțiile concentrărilor atmosferice viitoare de CO2.
Când intrările de azot sunt mai mici decât cele asumate de modele, efectul de fertilizare cu CO2 se diminuează. Analiza PNAS estimează că, după corectarea ipotezelor referitoare la azot, beneficiul fertilizării cu CO2 se reduce cu aproximativ 11%. În termeni practici, ecosistemele terestre vor îndepărta probabil mai puțin CO2 din atmosferă decât indică unele proiecții curente elaborate pe baza parametrizărilor anterioare ale ciclului azotului. Acest lucru are consecințe atât pentru prognozele climatice pe termen mediu și lung, cât și pentru calculele bugetare de carbon folosite în negocierile internaționale privind clima și în planurile naționale de reducere a emisiilor.
Există efecte secundare importante. Ciclul azotului generează gaze reactive, precum oxizii de azot (NOx) și oxidul de azot (N2O). Modificările în ratele de fixare și în transformările ulterioare ale azotului în chimia solului influențează fluxurile acestor gaze, care pot afecta chimia atmosferică și forțarea climatică. De exemplu, N2O este un gaz cu efect de seră mult mai puternic decât CO2 pe unitate de masă și are o durată de viață atmosferică suficientă pentru a contribui substanțial la încălzirea globală. Prin urmare, schimbările în ciclul azotului nu afectează doar capacitatea ecosistemelor de a absorbi CO2, ci pot altera și emisiile nete de gaze cu efect de seră prin creșterea sau reducerea emisiilor de N2O.
Implicații pentru proiecțiile climatice și politici
Modelele Sistemului Terestru sunt instrumente centrale pentru evaluările climatice și formularea politicilor publice. Revizuirea intrărilor privind azotul îmbunătățește realismul proiecțiilor ciclului carbonului și contribuie la reducerea incertitudinilor legate de traiectoriile viitoare ale CO2 atmosferic. Ajustările aduse la estimările de fixare biologică a azotului subliniază, de asemenea, limitele în a se baza exclusiv pe capacitățile naturale de compensare a emisiilor: dacă ecosistemele sechestrază mai puțin carbon decât se considera anterior, politicile de atenuare trebuie să compenseze cu reduceri de emisii mai rapide și cu strategii de gestionare a terenurilor mai bine țintite.
O consecință practică este necesitatea actualizării inventarelor de carbon și a scenariilor de politică climatică pentru a reflecta capacitățile reale ale sumelor terestre. Autoritățile de mediu, factorii de decizie și organizațiile care dezvoltă soluții (de exemplu, proiecte de compensare prin păduri) trebuie să integreze valori de referință mai prudente pentru sechestrarea naturală. În plus, planificarea peisajului, practicile agricole durabile (cum ar fi rotația culturilor, utilizarea speciilor fixatoare de azot în mod strategic și reducerea suprautilizării îngrășămintelor) și restaurarea ecosistemelor ar trebui adaptate astfel încât să maximizeze sinergiile între reducerea emisiilor și creșterea stocării de carbon, fără a genera emisii suplimentare de N2O.
Cercetătorii solicită modelatorilor să integreze date empirice actualizate privind fixarea biologică a azotului și să reprezinte mai fidel modul în care utilizarea terenurilor și agricultura modifică fluxurile azotului. Acest lucru implică atât îmbunătățirea parametrizărilor proceselor microbiene din sol, cât și includerea mai riguroasă a variabilității spațio‑temporale a acestei fixări — de exemplu, diferențele dintre ecosisteme tundră, păduri tropicale, savane sau terenuri cultivate. Așa cum rezumă Bettina Weber: ciclurile de azot mai precise în Modelele Sistemului Terestru sunt cruciale nu doar pentru bugetele de carbon, ci și pentru că modificările căilor azotului pot crește emisiile de N2O, un gaz de efect de seră foarte potent.
Perspectiva experților
„Modelele noastre sunt la fel de bune precum procesele pe care le codifică”, spune Dr. Elena Márquez, o ecologă terestră fictivă cu experiență în modelarea carbon‑azot. „Actualizarea ratelor de fixare a azotului rafinează proiecțiile și îi ajută pe factorii de decizie să vadă unde se termină capacitatea de tamponare a naturii și unde trebuie să înceapă acțiunile umane de atenuare.” Această observație subliniază importanța unei abordări integrate: știință îmbunătățită, politici ambițioase de reducere a emisiilor și management adaptiv al terenurilor.
Actualizarea Modelelor Sistemului Terestru pentru a reflecta o disponibilitate naturală mai scăzută a azotului va îmbunătăți claritatea previziunilor climatice și va oferi informații mai bune pentru politici climatice, gestionarea teritoriilor și estimările privind puțul terestru de carbon. În plus, aceste ajustări ajută la identificarea zonelor geografice și a tipurilor de ecosisteme unde investițiile în restaurare, practici agricole durabile sau protecție ar avea cel mai mare impact pentru sechestrarea pe termen lung a carbonului, reducerea emisiilor de N2O și îmbunătățirea rezilienței ecosistemelor.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu