La calor buida el magatzem de nitrogen del sòl àrtic i dispara les emissions de CO2 de manera irreversible

La meitat del carboni del planeta roman guardat als sòls glaçats de l’Àrtic i el Subàrtic, que cobreixen regions com ara Groenlàndia, Canadà, Alaska, Escandinàvia o Islàndia. Fins ara se sabia que, amb l’augment de temperatura, els microorganismes que viuen en aquest ecosistema estan més actius, consumeixen més carboni i l’emeten en forma de diòxid de carboni (CO₂) a l’atmosfera. Un estudi publicat recentment a Global Change Biology, liderat per Sara Marañón, investigadora del Departament de Biologia Animal, de Biologia Vegetal i d'Ecologia de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF), revela noves conseqüències: la calor també fa que els sòls es buidin de nitrogen, un aliment essencial per a les plantes. Sense prou nitrogen, la vegetació creix menys del que s’esperava i no és capaç d’absorbir tant de CO₂ ni compensar les emissions que es generen des del sòl, per la qual cosa el balanç global augmenta de manera irreversible i inesperada. En concret, per cada grau de temperatura addicional es perd entre un 1,7 i un 2,6 % de nitrogen al sòl i, segons les dades, això comporta una pèrdua proporcional de carboni en forma de CO₂ cap a l’atmosfera. Això s’ha descobert gràcies a un experiment que l’equip ha dut a terme durant una dècada a Islàndia, un laboratori natural on, gràcies a l’activitat geotermal, s’aconsegueixen augments de temperatura del sòl d’entre 0,5 i 40 °C per sobre de la temperatura ambient i pot observar-se en directe què passa quan s’escalfa el sòl d’altes latituds.

«Ja sabíem que amb el canvi climàtic s’allibera més CO₂ des dels sòls àrtics, però crèiem que almenys una part d’aquestes emissions es compensava amb el creixement de les plantes, que incrementa lleugerament amb l’escalfament. No obstant això, aquest estudi demostra el contrari: el nitrogen es perd, la fertilitat del sòl disminueix i, com a resultat, els ecosistemes àrtics no poden compensar aquestes emissions microbianes de CO₂», destaca Sara Marañón.

L’autora explica que, en una situació normal, els microorganismes estan més actius a la primavera i l’estiu. Consumeixen nitrogen i el transformen en amoni i nitrats, compostos que les plantes utilitzen per alimentar-se. Però, a mesura que fa més calor, aquest procés es desincronitza: els microorganismes ja estan «molt desperts» a l’hivern, quan les plantes encara estan inactives per falta de llum i no necessiten aquesta aportació de nutrients, «i hi ha un desacoblament entre oferta i demanda». El resultat? El nitrogen transformat no s’aprofita i es perd. Part d’aquest nitrogen pot filtrar-se a les aigües subterrànies en forma de nitrats i pot contaminar els sistemes aquàtics. Una altra part pot alliberar-se com a òxid nitrós, un gas d’efecte d’hivernacle gairebé 300 vegades més potent que el CO₂. «Un còctel perillós», alerta Sara Marañón.

Però això no és tot, l’equip també ha detectat que la capacitat del sòl per actuar com a magatzem de nitrogen disminueix com més elevada és la temperatura. Un dels motius és que la calor redueix tant la quantitat i la mida de microorganismes com la quantitat d’arrels fines, que fan de rebost natural de nitrogen, «així que cada vegada hi ha menys reserves disponibles», continua la investigadora. Els resultats mostren que les «fugues» més grans d’aquest element es produeixen durant l’època del desglaç, ja que és el període en el qual aquest «rebost natural» de nitrogen és més ple i les plantes encara no han crescut per poder absorbir-lo.

Islàndia, un laboratori natural

L’estudi s’ha dut a terme a prades subàrtiques del sud-oest d’Islàndia, prop del poble de Hveragerði, on un terratrèmol l’any 2008 va provocar l’aparició de gradients geotermals naturals. Aquests gradients escalfen el sòl en diferents intensitats, sense alterar altres factors com la llum, els minerals del sòl, la pluja o el vent. Aquesta particularitat converteix el lloc en un laboratori natural ideal per estudiar com afectarà l’escalfament del sòl als ecosistemes més freds del planeta.

Per entendre millor on i quan es produïa aquesta pèrdua de nitrogen, l’equip va fer servir aminoàcids derivats d’algues marcats amb un isòtop pesant de nitrogen (el nitrogen-15), que funciona com un traçador, perquè permet seguir la pista d’aquest nutrient en l’ecosistema. Van injectar l’isòtop al sòl i, després de diverses setmanes, van analitzar com es distribuïa en diferents components: la vegetació aèria, la fullaraca, les arrels gruixudes i el rizoma, les arrels fines, la biomassa microbiana i el sòl mateix, al llarg d’un gradient de temperatures. Aquests paràmetres els van mesurar a les diferents estacions.

A l’agost l’equip organitza una nova expedició per continuar investigant com afecta el canvi climàtic als sòls d’altes latituds en el marc del projecte SOCRATES.

En l’article liderat pel CREAF i la UAB també hi ha participat Josep Peñuelas, investigador del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) al CREAF, així com personal de recerca d’entitats internacionals com la Universitat de Viena, la Universitat d’Anvers i la Universitat d’Agricultura d’Islàndia.

Referència: Marañón-Jiménez, S., Luo, X., Richter, A., Gündler, P., Fuchslueger, L., Verbrigghe, N., Poeplau, C., Sigurdsson, B. D., Janssens, I., i 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