El calor vacía la despensa de nitrógeno del suelo ártico y dispara las emisiones de CO2 de manera irreversible

La mitad del carbono del planeta permanece guardado en los suelos helados del Ártico y Subártico, que cubren regiones como Groenlandia, Canadá, Alaska, Escandinavia o Islandia. Hasta ahora se sabía que, con el aumento de temperatura, los microorganismos que viven en este ecosistema están más activos, consumen más carbono y lo emiten en forma de dióxido de carbono (CO₂) a la atmósfera. Un estudio publicado recientemente en Global Change Biology, liderado por Sara Marañón, investigadora del Departamento de Biología Animal, Biología Vegetal y Ecología de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF , revela nuevas consecuencias: el calor también hace que los suelos se vacíen de nitrógeno, un alimento esencial para las plantas. Sin suficiente nitrógeno, la vegetación crece menos de lo esperado y no es capaz de absorber tanto CO₂ ni compensar las emisiones que se generan desde el suelo, por lo que el balance global aumenta de manera irreversible e inesperada. En concreto, por cada grado de temperatura adicional se pierde entre un 1,7 y un 2,6 % de nitrógeno en el suelo y, según los datos, esto conlleva una pérdida proporcional de carbono en forma de CO₂ hacia la atmósfera. Esto se ha descubierto gracias a un experimento que el equipo ha llevado a cabo durante una década en Islandia, un laboratorio natural donde, gracias a la actividad geotermal, se consiguen aumentos de temperatura del suelo de entre 0,5 y 40 °C por encima de la temperatura ambiente y puede observarse en directo qué pasa cuando se calienta el suelo de altas latitudes.

«Ya sabíamos que con el cambio climático se libera más CO₂ desde los suelos árticos, pero creíamos que al menos parte de estas emisiones se compensaba con el crecimiento de las plantas, que incrementa ligeramente con el calentamiento. Sin embargo, este estudio demuestra lo contrario: el nitrógeno se pierde, la fertilidad del suelo disminuye y, como resultado, los ecosistemas árticos no pueden compensar estas emisiones microbianas de CO₂», destaca Sara Marañón. 

La autora explica que, en una situación normal, los microorganismos están más activos en primavera y verano. Consumen nitrógeno y lo transforman en amonio y nitratos, compuestos que las plantas utilizan para alimentarse. Pero, conforme hace más calor, este proceso se desincroniza: los microorganismos ya están «muy despiertos» en invierno, cuando las plantas todavía están inactivas por falta de luz y no necesitan este aporte de nutrientes, «y hay un desacople entre oferta y demanda». ¿El resultado? El nitrógeno transformado no se aprovecha y se pierde. Parte de este nitrógeno puede filtrarse a las aguas subterráneas en forma de nitratos y puede contaminar los sistemas acuáticos. Otra parte puede liberarse como óxido nitroso, un gas de efecto invernadero casi 300 veces más potente que el CO₂. «Un cóctel peligroso», alerta Sara Marañón. 

Pero esto no es todo, el equipo también ha detectado que la capacidad del suelo para actuar como almacén de nitrógeno disminuye a más temperatura. Uno de los motivos es que el calor reduce tanto la cantidad y el tamaño de microorganismos como la cantidad de raíces finas, que actúan como despensas naturales de nitrógeno, «así que cada vez hay menos reservas disponibles», continúa la investigadora. Los resultados muestran que las mayores «fugas» de este elemento ocurren durante la época del deshielo, puesto que es el periodo en el que esta «despensa natural» de nitrógeno está más llena y las plantas aún no han crecido para poder absorberlo.

Islandia, un laboratorio natural  

El estudio se ha llevado a cabo en una pradera subártica del suroeste de Islandia, cerca del pueblo de Hveragerði, donde un terremoto en 2008 provocó la aparición de gradientes geotermales naturales. Estos gradientes calientan el suelo en diferentes intensidades, sin alterar otros factores como la luz, los minerales del suelo, la lluvia o el viento. Esta particularidad convierte el lugar en un laboratorio natural ideal para estudiar cómo afectará el calentamiento del suelo a los ecosistemas fríos del planeta.

Para entender mejor dónde y cuándo se producía esta pérdida de nitrógeno, el equipo utilizó aminoácidos derivados de algas marcados con un isótopo pesado de nitrógeno (el nitrógeno-15), que funciona como un trazador, porque permite seguir la pista de este nutriente en el ecosistema. Inyectaron el isótopo en el suelo y, tras varias semanas, analizaron cómo se distribuía en diferentes componentes: la vegetación aérea, la hojarasca, las raíces gruesas y el rizoma, las raíces finas, la biomasa microbiana y el propio suelo, a lo largo de un gradiente de temperaturas. Estos parámetros los midieron en las diferentes estaciones. 

En agosto el equipo organiza una nueva expedición para continuar investigando cómo afecta el cambio climático a los suelos de altas latitudes en el marco del proyecto SOCRATES. 

En el artículo liderado por el CREAF y la UAB también ha participado Josep Peñuelas, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el CREAF, así como personal de investigación de entidades internacionales como la Universidad de Viena, la Universidad de Amberes y la Universidad de Agricultura de Islandia. 

Referencia: Marañón-Jiménez, S., Luo, X., Richter, A., Gündler, P., Fuchslueger, L., Verbrigghe, N., Poeplau, C., Sigurdsson, B. D., Janssens, I., y Peñuelas, J. (2025). «Warming weakens soil nitrogen stabilization pathways driving proportional carbon losses in subarctic ecosystems». Global Change Biology. DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.70309