Un equipo internacional de científicos demuestra que los seres humanos sobrecargan los ecosistemas con nitrógeno a través de la quema de combustibles fósiles y el aumento de las actividades industriales y agrícolas. Aunque el nitrógeno es un elemento esencial para la vida, a niveles altos es un riesgo para el medioambiente. Por ello los investigadores piden medidas para reducir el uso de fertilizantes.
El exceso de nitrógeno producido por las actividades humanas contamina las aguas continentales y las zonas costeras, además de contribuir al cambio climático. Según los científicos del estudio que se publica esta semana en Science, los daños ecológicos podrían reducirse con prácticas sostenibles tradicionales.
Desde tiempos prebióticos, el ciclo del nitrógeno ha pasado por varias fases. El ciclo fue controlado por los procesos volcánicos, y luego, al comenzar la actividad biológica, por los organismos anaeróbicos. Hace unos 2.500 millones de años, con la aparición del oxígeno molecular en la Tierra, un conjunto de procesos microbianos vinculados evolucionó para formar el ciclo del nitrógeno moderno.
A comienzos del siglo XX, las contribuciones humanas al ciclo del nitrógeno comenzaron a dispararse. “Probablemente ningún fenómeno haya afectado más al ciclo del nitrógeno que los aportes humanos de nitrógeno en los últimos 2.500 millones de años”, señala Paul Falkowski, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Rutgers (EE UU).
La investigación, que cuenta con la participación científicos estadounidenses y daneses, recoge que en la actualidad las actividades humanas contribuyen al doble de la fijación de nitrógeno terrestre de fuentes naturales, y “proporcionan cerca del 45% del total de nitrógeno biológico útil que se produce anualmente en la Tierra”, informa Falkowski.
A esto se añade las contribuciones humanas de nitrógeno a los ecosistemas que provienen del aumento del 800% en el uso “ineficiente” de fertilizantes de nitrógeno de 1960 a 2000. Cerca del 60% del nitrógeno contenido en el fertilizante aplicado nunca se incorpora a las plantas, es libre de filtrarse por las zonas radiculares y de contaminar los ríos, lagos, acuíferos y zonas costeras a través de la eutrofización.
Además, algunas reacciones relacionadas con el nitrógeno liberan óxido de nitrógeno en la atmósfera, que es un gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento 300 veces superior (por molécula) que el del dióxido de carbono. El óxido de nitrógeno destruye el ozono estratosférico que protege a la Tierra de la radiación de los rayos ultravioleta nocivos.
“Es probable que las reacciones naturales impulsadas por los microorganismos produzcan un nuevo estado de equilibrio en una escala temporal de décadas. Mediante este estado de equilibrio, el exceso de nitrógeno añadido a partir de fuentes humanas eliminará tasas equivalentes a las tasas de adición, sin acumularse”, manifiesta el científico.
Métodos para reducir la sobrecarga de nitrógeno
Ante las presiones para producir alimentos, el equipo de investigadores propone medidas para reducir los daños causados por el hombre al ciclo del nitrógeno de la Tierra. Estos métodos permitirían reducir el uso de fertilizantes e incluirían el uso de cultivos rotativos sistemáticos.
Incluiría además la optimización del tiempo y la cantidad de aplicaciones de fertilizante con técnicas de reproducción seleccionada, y el uso de técnicas tradicionales de reproducción para aumentar la capacidad de las variedades de importancia económica de trigo, cebada y centeno para interactuar positivamente con las comunidades microbianas asociadas a los sistemas radiculares de las plantas, y hacerlo de forma que mejoren la eficiencia del uso del nitrógeno.
”Si bien los procesos de eutrofización han sido reconocidos desde hace muchos años, solo recientemente los científicos han sido capaces de situar los procesos antropogénicos en el contexto de una comprensión de los ciclos biogeoquímicos más amplios del planeta”, explica Robert Burnap, director de programas de la Fundación Nacional de Ciencia de EE UU.
El ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno, que ha existido durante miles de millones de años, transforma las formas no biológicamente útiles de nitrógeno de la atmósfera en diferentes formas de nitrógeno biológicamente útiles que los seres vivos necesitan para crear proteínas, ADN y ARN, así como las plantas para crecer y realizar la fotosíntesis. La transformación de las formas biológicamente útiles de nitrógeno en formas útiles de nitrógeno se conoce como “fijación de nitrógeno”.
Mediada sobre todo por bacterias que viven en las raíces de plantas leguminosas y en suelos, la fijación de nitrógeno y de otros componentes del ciclo del nitrógeno viaja a través de la atmósfera, las plantas, las raíces de plantas subterráneas y los suelos. El ciclo del nitrógeno consiste en muchas relaciones de reacciones naturales entre plantas y microorganismos.
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Referencia bibliográfica:
Donald E. Canfield, Alexander N. Glazer, Paul G. Falkowski. “The Evolution and Future of Earth’s Nitrogen Cycle” Science vol 330, 8 de octubre de 2010.
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