Huella por la formación de emisiones de óxido nitroso

Los científicos dirigidos por Elisa Harris y Michael Pan del Instituto de Medio Ambiente de la Universidad de Innsbruck han estudiado con éxito las emisiones de gases de efecto invernadero N₂Q está bajo la influencia de influencias ambientales con un nivel de detalle sin precedentes. El estudio, que ahora se ha publicado en Avances de la cienciaPor lo tanto, también un punto de partida para la creación de modelos que puedan predecir las tendencias futuras en la dinámica de las emisiones de gases de efecto invernadero de los ecosistemas bajo el cambio climático global.

Óxido nitroso (N₂O) es un poderoso gas de efecto invernadero que ha acelerado su tasa de crecimiento atmosférico durante la última década. La mayor parte de N es antropogénica₂Las emisiones de O son el resultado de la fertilización del suelo con nitrógeno que se transforma en N.₂Oh cruza los diversos abióticos y Procesos biologicos. Un equipo de científicos dirigido por Elisa Harris y Michael Pan del Grupo de Investigación del Entorno Funcional de la Universidad de Innsbruck ahora ha podido rastrear N en detalle.₂O Los caminos de producción y consumo que ocurren dentro El ciclo del nitrógenoY eventualmente conducirá a emisiones de gases de efecto invernadero, como parte del proyecto NitroTrace financiado por FWF. En un entorno piloto en la Universidad de Innsbruck, se estudiaron 16 monolitos de pastizales intactos del sitio Kaserstattalm Long Term Ecosystem Research (LTER) en la región de Stubaital de Tirol. Las masas de suelo han sido sometidas a una sequía severa y un rehumedecimiento posterior. estas Las condiciones climáticas Reflejando cada vez más los cambios climáticos a los que están expuestas muchas regiones del mundo, incluidos los Alpes.

“Nuestro objetivo era determinar el efecto neto de la deshidratación y rehidratación sobre N.₂Los procesos de formación de O y sus emisiones, que actualmente están en gran parte inexplorados ”, dice Elisa Harris. Contrariamente a las expectativas de los investigadores, la desnitrificación, descomponiendo los nitratos en N₂Microorganismos especializados encontraron O y nitrógeno molecular (N2) para controlar N.₂O producción en suelos muy secos.

De acuerdo con supuestos anteriores, este proceso ocurre principalmente en suelos húmedos que carecen de oxígeno y, como resultado, más N₂Durante la sequía, podría liberarse más O a la atmósfera de lo esperado. Los investigadores esperaban que el proceso de nitrificación prevaleciera en suelos secos, produciendo nitratos, un compuesto químico importante para las plantas. «Asumimos que si el suelo estaba seco, habría suficiente oxígeno disponible para el proceso de nitrificación. Después de un examen cuidadoso, pudimos detectar acumulaciones de materia orgánica que contienen nitrógeno inducidas por la sequía en la superficie de nuestras muestras de suelo e identificar como catalizadores de desnitrificación en suelo seco. A un papel importante para las vías que no se entendían bien con respecto al nitrógeno químico y las vías de codificación, ya que los procesos abióticos y bióticos adicionales conducen a la formación de N₂O, «Elisa Harris explica el sorprendente resultado. En general, N.₂La emisión de O2 fue mayor durante la rehidratación después de una deshidratación severa.

Los resultados brindan a los investigadores información sin precedentes sobre el ciclo del nitrógeno y los procesos involucrados en la formación del gas de efecto invernadero N₂O respuesta a las normas ambientales. Una mejor comprensión de las interacciones de producción y consumo puede ayudar a encontrar soluciones para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, que han ido aumentando durante décadas.

Método de análisis innovador

Un factor crítico para el éxito de la investigación fue el uso de espectroscopía isotópica láser, que fue posible gracias al proyecto LTER-CWN financiado por FFG. “Con esta nueva técnica analítica, podemos determinar la composición isotópica de N₂O. Y así obtenemos una especie de huella digital para el proceso de formación de N emitido₂O, que a su vez nos ayuda a comprender el proceso de formación microbiana, Elisa Harris destaca la importancia de este procedimiento. Los análisis del entorno molecular también les ayudaron a identificar qué genes y microbios estaban involucrados en la conversión de nitrógeno. Además, las técnicas de análisis espacial ayudaron a definir la composición y distribución elemental en el la tierra. «Esperamos que al continuar aplicando una combinación de estos métodos a proyectos de investigación similares en el futuro, esperamos obtener más conocimientos sobre los efectos de la retroalimentación entre el cambio climático y el ciclo del nitrógeno en diferentes ecosistemas y entornos», dice Eliza Harris. El objetivo a largo plazo de los investigadores es utilizar modelos para predecir un ecosistema. emisión Dinámica en el contexto del cambio climático.