La importancia de la Amazonia en la regulación de la química atmosférica

Mediciones realizadas en el marco de la campaña científica GOAmazon revelan que la selva emite tres veces más isopreno que el estimado anteriormente. Esta sustancia es uno de los principales precursores del gas ozono

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Mediciones aéreas realizadas en el marco de la campaña científica Green Ocean Amazon Experiment (GOAmazon) revelaron que la selva amazónica emite al menos tres veces más isopreno que el que estimaban los científicos.

De acuerdo con Paulo Artaxo, docente del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP), en Brasil, y coautor del estudio, se considera que esta sustancia es uno de los principales precursores del ozono en la Amazonia. Indirectamente, la misma interfiere en el balance de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Los resultados de esta investigación se dieron a conocer el pasado 23 de mayo en la revista Nature Communications.

“Este descubrimiento explica una serie de cosas que antes no se entendían: las altas concentraciones de ozono halladas viento abajo de Manaos, por ejemplo, que no podían explicarse por la acción antrópica”, dijo Artaxo, coordinador del Proyecto Temático intitulado “GOAmazon: la interacción de la pluma urbana de Manaos con las emisiones biogénicas de la Selva Amazónica”, financiado por la FAPESP.

Las estimaciones anteriores se basaban en mediciones realizadas vía satélite o desde torres de hasta 60 metros de altura. Pero durante la campaña científica GOAmazon fue posible obtener nuevos datos con el avión de investigación Gulfstream-1, que pertenece al Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), de Estados Unidos, y vuela hasta los 6.000 metros de altitud.

Las mediciones con la aeronave se realizaron durante los años 2014 y 2015 –tanto durante la estación lluviosa como en el período de sequía– y se las comparó con datos recabados al nivel del suelo.

“Con mediciones realizadas a cuatro mil metros de altura, fue posible calcular una emisión media referente a un área mucho mayor que la que se había contemplado en trabajos anteriores. Así fue como logramos detectar que las emisiones biogénicas naturales son mucho mayores de lo que se imaginaba”, dijo Artaxo.

Otro descubrimiento al cual los científicos consideraron “sorprendente” indicó que las emisiones de isopreno varían sobremanera según la elevación del terreno, y son mayores en las zonas más altas. Para una elevación de 30 metros, por ejemplo, el flujo de isopreno fue de 6 miligramos por metro cuadrado por hora (mg/m²/h), en tanto que para una elevación de 100 metros fue de alrededor de 14 mg/m²/h.

“La región amazónica en general tiene una baja elevación. En las áreas sobrevoladas con el avión existían pequeñas oscilaciones en el terreno y pudimos notar que en las zonas más altas las emisiones eran mucho mayores”, dijo Artaxo.

Los investigadores aún no logran explicar a ciencia cierta el motivo de esta variación de las emisiones que se observó tanto en el período seco como en el lluvioso. Apuntan dos hipótesis en el artículo; por eso se requerirán nuevos experimentos con el objetivo de ponerlas a prueba.

Una de las posibilidades indica que la población de plantas existente en áreas anegadas (las más bajas) sería diferente a la encontrada en zonas más altas, y vale decir que el nivel de emisión de isopreno varía de acuerdo con la especie biológica.

Otra hipótesis señala que las plantas de las áreas más elevadas, debido a que afrontan mayores dificultades para obtener agua, liberarían más isopreno como respuesta al estrés hídrico.

“Aunque en la Amazonia llueve mucho, ya se ha demostrado que en algunas zonas la napa de agua desciende muy por debajo del suelo en la estación seca. Hay plantas con raíces muy profundas, capaces de recolectar agua a 10 ó 20 metros por debajo del nivel del suelo”, comentó Artaxo.

Interacciones atmosféricas

El isopreno es uno de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) emitidos naturalmente por la vegetación amazónica. Es una de las fuentes de los aerosoles orgánicos secundarios que sirven de núcleo de condensación de nubes y ayudan así a regular el ciclo hidrológico de la región.

Al descomponerse, el isopreno da origen a diversos subproductos, entre ellos el radical hidroxilo (OH). En determinadas condiciones, cuando se encuentra con el oxígeno atmosférico (O₂), esa molécula da origen al ozono (O₃), uno de los gases responsables del efecto invernadero. En altas concentraciones, el ozono puede irritar a los estomas de las plantas –que son los canales que éstas emplean para intercambiar gases y en la transpiración–, dificultando así la fotosíntesis y la asimilación de carbono de las mismas.

“Asimismo, el radical OH controla la oxidación del metano en la atmósfera, otro importante gas de efecto invernadero. Dependiendo de la situación, el radical OH puede prolongar o acortar la vida media del metano, con implicaciones en el balance de gases de efecto invernadero”, explicó Artaxo.

Según el profesor del IF-USP, ya se consideraba que la Amazonia era la mayor fuente mundial de isopreno incluso antes de que se concretasen los nuevos descubrimientos. “Estos resultados refuerzan la relevancia de este ecosistema en la regulación de la química atmosférica tropical del planeta. Ahora necesitamos incluirlos en los modelos climáticos globales para saber exactamente cuál es el efecto climático de estos nuevos valores de emisiones.”

La campaña científica GOAmazon, que tuvo inicio en 2014, tiene entre sus objetivos el de investigar el efecto de la contaminación urbana de Manaos sobre las nubes amazónicas y avanzar en el conocimiento acerca de los procesos de formación de lluvias y la dinámica de la interacción entre la biósfera amazónica y la atmósfera. Con base en sus hallazgos, los investigadores pretenden estimar alteraciones futuras en el balance radiactivo, en la distribución de energía y en el clima regional, y sus impactos sobre el clima global.

El consorcio cuenta con financiación del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés), de la FAPESP y de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Amazonas (Fapeam), entre otros socios (lea más en: agencia.fapesp.br/18691).

Puede leerse el artículo intitulado Airborne observations reveal elevational gradient in tropical forest isoprene emissions (doi:10.1038/ncomms15541), de Dasa Gu, Paulo Artaxo, Alex Guenther Hu y otros, en el siguiente enlace: nature.com/articles/ncomms15541).