Hoy, os traemos un resumen del último trabajo de nuestras compañeras Núria Catalán y Ada Pastor, donde muestran que el clima determina el papel de los ríos en el ciclo del carbono.

El artículo, recientemente publicado en la revista Global Biogeochemical Cycles, ha sido liderado por estas dos investigadoras afincadas en el Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA) y la Universidad de Aarhus (Dinamarca), respectivamente.

En el estudio, los autores han encontrado que el clima condiciona la capacidad de los ríos para degradar la materia orgánica y reciclar los nutrientes de las aguas, uno de los principales servicios ecosistémicos de los ríos.

Aparte de los resultados del trabajo, sin duda merece la pena destacar que en el desarrollo de este trabajo han participado nada más y nada menos que 42 jóvenes investigadores y que ha sido posible gracias al proyecto DOMIPEX, una iniciativa colaborativa promovida por la Asociación Ibérica de Limnología.

Varios de los investigadores que participaron en el proyecto Domipex.

Los ríos tienen un papel fundamental en el ciclo del carbono

Los ríos son elementos fascinantes del paisaje. Transportan agua y materiales conectando toda la cuenca hidrográfica, desde las montañas hasta el mar. Pero los ríos no son simples tuberías pasivas. Durante el viaje aguas abajo, los ríos transforman los materiales que transportan, los cuales pueden acumularse en los seres vivos y en los sedimentos o transformarse en gases, como el dióxido de carbono (CO₂) y el metano (CH₄). Uno de los principales materiales que provienen de los ecosistemas terrestres y llegan a los ríos es la materia orgánica (por ejemplo, hojas y ramas procedentes de la vegetación terrestre), rica en carbono, la cual sirve de alimento indispensable para organismos fluviales, como las bacterias y los hongos. Así, los ríos, y en especial los riachuelos más pequeños, son sistemas muy activos donde tienen lugar multitud de reacciones biogeoquímicas y con una gran capacidad de procesado de la materia orgánica que les llega, por lo que juegan un papel clave en el ciclo de carbono.

DOMIPEX: un proyecto colaborativo para estudiar el papel de los ríos de cabecera en el ciclo del carbono

En este estudio, los investigadores exploran cómo los ríos procesan la materia orgánica disuelta a lo largo de un amplio gradiente biogeográfico, desde los bosques húmedos del sur de Alemania y Suiza a las áreas semi-áridas de Murcia. Para realizar un estudio de este tipo, donde se abarca un área geográfica tan amplia de manera simultánea, tuvieron la suerte de contar con el apoyo de la primera convocatoria para estudios colaborativos de la Asociación Ibérica de Limnología destinada a jóvenes investigadores.

Investigadores recogiendo muestras de ríos dentro del proyecto Domipex.

Inicialmente, los 42 jóvenes investigadores de la asociación que decidieron involucrarse muestrearon 11 ríos diferentes durante dos períodos (verano y otoño 2014) usando un protocolo común. El experimento consistía en la adición de acetato, una molécula parecida al azúcar, y nitrato para poder determinar las tasas de consumo de materia orgánica del río por parte de la comunidad acuática microbiana. Para ello, estimaron la capacidad de los microbios acuáticos para consumir estas moléculas, midiendo cómo decrece la concentración de estos compuestos tras su adición experimental en el río. Así, cuando la concentración de acetato añadido disminuye rápidamente, nos indica que los microbios tienen una alta capacidad de degradar materia orgánica. Adicionalmente, se realizaron ciclos diarios de medidas de oxígeno disuelto que permitieron calcular la capacidad de estos ríos para producir (producción primaria) y consumir materia orgánica (respiración), que en conjunto nos dan información de su metabolismo. Finalmente, los grupos que participaron en el proyecto tomaron muestras de agua que luego se analizaron para identificar el tipo de compuestos orgánicos disueltos en el agua del río, para ver si existían diferencias entre ríos en zonas húmedas y áridas.

Los resultados de este trabajo indican que las diferencias en el tipo de materia orgánica y su procesado en los ríos dependen del área biogeográfica donde se encuentra el río y de su clima. En general, en ríos situados en áreas más lluviosas, la materia orgánica disuelta estaba compuesta por moléculas de tipo húmico, es decir, largas moléculas aromáticas y coloreadas, como la lignina o la celulosa, provenientes de material vegetal de los bosques de la cuenca.

Una de las participantes en el proyecto, realizando una adición de acetato.

Los organismos microbianos de ríos situados en zonas lluviosas parecen depender de este tipo de materia orgánica húmica, como indican los valores de metabolismo fluvial. En cambio, en los ríos más sureños y áridos, con precipitaciones escasas, la materia orgánica estaba mayoritariamente compuesta de moléculas más pequeñas, de tipo proteico, que seguramente se han producido aguas arriba dentro del propio río por microbios, algas o macrófitos. Esto coincide con una mayor producción primaria en estos ríos más cálidos. A la vez, los ríos procesan la materia orgánica de forma muy distinta en función del clima. Así, los ríos de zonas áridas son capaces de consumir mucho más acetato (materia orgánica) que los ríos del norte de Europa, debido a que en condiciones naturales, los ríos de zonas más áridas reciben muy pocos aportes de materia orgánica de origen terrestre por la menor presencia de árboles y materia orgánica en el suelo.

Este estudio ha sido pionero en determinar la relación entre el tipo de materia orgánica disuelta, su procesado y el metabolismo en ríos de diferentes regiones. De esta manera, podemos entender mejor cómo los ríos procesan la materia orgánica que reciben de los ecosistemas terrestres. Esta información es fundamental para reforzar el papel clave que los ecosistemas acuáticos tienen en el ciclo del carbono, y para predecir los efectos del cambio global en el funcionamiento de los ecosistemas.

Finalmente, este trabajo ha sido posible gracias a la ilusión y el esfuerzo coordinado de un grupo de jóvenes investigadores, que creen en el valor de la colaboración para hacer frente a los retos del cambio global, a los que la ecología, las ciencias ambientales y la sociedad en general se enfrentan actualmente.

Artículo completo:

Catalán N, Casas-Ruiz JP, Arce MI, Abril M, Bravo AG, Del Campo R, Estévez E, Freixa A, Giménez-Grau P, González-Ferreras AM, Gómez-Gener Ll, Lupon A, Martínez A, Palacin-Lizarbe C, Poblador S, Rasines-Ladero R, Reyes M, Rodríguez-Castillo T, Rodríguez-Lozano P, Sanpera-Calbet I, Tornero I & Pastor A. 2018. Behind the Scenes: Mechanisms Regulating Climatic Patterns of Dissolved Organic Carbon Uptake in Headwater Streams. Global Biogeochemical Cycles. https://doi.org/10.1029/2018GB005919.