El nitrógeno es incoloro, inodoro e insípido, pero toda vida en la Tierra depende de él. Sin su presencia, nuestros cuerpos no pueden sintetizar los ácidos nucleicos que conforman el ADN o los aminoácidos formadores de proteínas, los verdaderos bloques de construcción de las células. De modo problemático, el nitrógeno atmosférico es relativamente inerte o no reactivo. Esto ha creado una dependencia biológica única de un proceso llamado fijación de nitrógeno, donde el nitrógeno inerte de la atmósfera se convierte en un amoníaco más reactivo, un elemento esencial de los fertilizantes. Un descubrimiento reciente reveló cuánto dependen de la fijación de nitrógeno los bosques en recuperación y cómo algunos bosques hasta pueden manipularlo para acelerar sus capacidades de “curarse” a sí mismos. Muchos de los bosques tropicales de hoy han sido explotados para la agricultura, la minería, la obtención de combustibles fósiles y otros usos humanos.
Sarah Batterman, de la Universidad de Princeton, escribió en un artículo publicado recientemente en la revista Nature: “Por lo tanto, es fundamental determinar si los árboles fijadores de nitrógeno pueden aliviar la limitación de este y asegurar la fijación, como un servicio del ecosistema, durante la sucesión secundaria de bosques tropicales”.
Una coalición de investigadores de varias instituciones —la Universidad de Princeton, el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, la Universidad de Wageningen (en los Países Bajos), la Universidad de Copenhague (en Dinamarca), la Universidad de Yale y el Centro Alemán de Investigación de la Biodiversidad Integrativa— se propuso investigar el papel que juegan los árboles fijadores de nitrógeno en la recuperación de los bosques tropicales. Bajo el patrocinio del proyecto Agua Salud, quien supervisa el manejo de la cuenca que abastece el Canal de Panamá, decidieron estudiar parcelas de bosques panameños.
Los bosques tropicales de Panamá albergan especies de árboles fijadores de nitrógeno que pueden ajustar las tasas de fijación para proveer el fertilizante nitrogenado necesario para el crecimiento. Foto: Marcos Guerra, Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales
Primero, estimaron la biomasa de los árboles de una parcela de bosque y la proporción de biomasa presente en las raíces, hojas o tallos de cada planta. Basándose en los niveles conocidos de nitrógeno de la raíz y del tallo (o madera), calcularon qué proporción de la biomasa de los árboles tenía nitrógeno. En cuanto a las hojas, que son las partes individuales más variables de cualquier planta, el coautor Dylan Craven, de la Universidad de Yale, evaluó los niveles promedios de nitrógeno presente en las hojas de más de cincuenta especies de plantas tropicales panameñas.
Posteriormente, para medir la fijación de nitrógeno de distintos árboles de cada parcela forestal, los investigadores contaron el número de nódulos leguminosos presentes en las raíces de estos, las que tienen una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno, y luego midieron cuán rápido podían las bacterias fijar el nitrógeno en los nódulos.
Nódulos radicales simbióticos, donde ocurre la fijación de nitrógeno. Las bacterias que viven en los nódulos llevan a cabo este poderoso proceso. Estas toman el gas nitrógeno atmosférico y lo convierten en fertilizante nitrogenado para el árbol. Foto: Sarah A. Batterman, Universidad de Princeton.
Con estos datos, los científicos compararon bosques maduros de trescientos años con parcelas de pastizales abandonados cinco, doce, treinta y ochenta años atrás. Dado que todas las parcelas eran de la misma cuenca, se asumió que cada una tenía la misma oportunidad de reclutar árboles de un grupo idéntico de especies. Lo que los científicos descubrieron es prácticamente increíble.
Vista de un paisaje mixto cerca del proyecto Agua Salud, en Panamá, que incluye un bosque maduro y un bosque en diferentes etapas de sucesión secundaria, donde la fijación de nitrógeno colabora con la recuperación de carbono forestal. Foto: Sarah A. Batterman, Universidad de Princeton.
Los bosques jóvenes que se recuperaban del uso agrícola de las tierras mostraron de manera excepcional altas tasas de acumulación de biomasa, donde bosques de doce años llegaban a contener el 40 % del carbono presente en los bosques maduros de 300 años. “Descubrimos que los bosques tienen una demanda de nitrógeno realmente alta durante el período de recuperación muy rápida, en general en las dos primeras décadas”, comentó Batterman a mongabay.com.
Esta demanda supera con creces el nitrógeno natural de las tierras, por lo que los bosques deben buscar en otra parte el nitrógeno que necesitan para su crecimiento. Las tasas más altas de fijación de nitrógeno coincidieron con este período de acumulación rápida de biomasa vegetal, lo que implica que la nodulación y la mayor fijación de nitrógeno bacteriana se produjeron debido a la alta demanda de nitrógeno.
En el plano comunitario, el porcentaje de la superficie forestal total representada por los fijadores alcanzó su nivel máximo a los doce años; luego, tras las perturbaciones, disminuyó en el orden de ochenta años.
“A escala individual —dicen los autores—, los fijadores acumularon biomasa nueve veces más rápido que los no fijadores a los cinco años de iniciada la recuperación del bosque, pero la ventaja de crecimiento del fijador descendió el doble en los bosques de doce años e igualó a los no fijadores de los bosques de treinta años”. Por lo tanto, los bosques reclutaban fijadores más rápido hasta alcanzados los doce años, tras lo cual el reclutamiento decaía.
“Estos descubrimientos indican que la fijación simbiótica de nitrógeno puede desempeñar un papel fundamental en el ciclo del nitrógeno durante el desarrollo de la masa forestal tropical, lo que conlleva implicaciones potencialmente importantes que afectan la capacidad de los bosques tropicales de secuestrar dióxido de carbono”, afirman los autores.
Las implicaciones de este descubrimiento son de gran alcance, pero se centran en un simple hecho: en el mundo de hoy, donde las temperaturas se elevan debido al aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, los árboles de crecimiento rápido que pueden secuestrar grandes cantidades de dióxido de carbono son una bendición para la supervivencia del ecosistema. Batterman recomienda que los proyectos de reforestación utilicen preferentemente árboles fijadores de nitrógeno para estimular la recuperación forestal, aunque no aconseja el uso de especies no nativas para este propósito.
La capacidad de los bosques tropicales de aumentar la fijación de nitrógeno en momentos de necesidad repercute en el sumidero de carbono forestal. Batterman y colegas se proponen ahora responder una importante pregunta: ¿harán crecer los bosques tropicales árboles más grandes para almacenar más carbono como respuesta al cambio climático?
Los ambientalistas, sin duda, lo esperan.
Referencia: Batterman, S. A., Hedin, L. O., van Breugel, M., Ransijn, J., Craven, D. J. and J. S. Hall. 2013. Key role of symbiotic dinitrogen fixation in tropical forest secondary succession. Nature.
