Investigadores de Dinamarca y Estados Unidos han descubierto que los ecosistemas del planeta están saturados de nitrógeno generado por el ser humano. Además, la concentración de nitrógeno se ve aumentada por la quema de combustibles fósiles y por la intensificación de la actividad industrial y agrícola. Este exceso de nitrógeno podría repercutir gravemente en el clima y viene al mismo tiempo acompañado de una contaminación de cursos de agua dulce y zonas litorales por efecto de diversas actividades humanas. El estudio, publicado en la revista Science, ha revelado que una aplicación más amplia de prácticas sostenibles y ya consolidadas contribuiría a limitar los impactos nocivos en el medio ambiente.
Los investigadores, pertenecientes a la Universidad del Sur de Dinamarca y a las Universidades de California-Berkeley y Rutgers (Estados Unidos), explican que el ciclo del nitrógeno, que tiene miles de millones de años de antigüedad, consiste en la transformación de las formas de nitrógeno de la atmósfera que no son útiles biológicamente en una serie de formas que sí lo son y que diversos organismos necesitan para crear proteínas, ADN y ARN (ácidos desoxirribonucleico y ribonucleico) y hacer la fotosíntesis. La «fijación del nitrógeno» es el término científico empleado para referirse a la conversión de nitrógeno atmosférico en diversos compuestos, como el amoníaco, ya sea por medios naturales o procesos industriales. . La fijación del nitrógeno se produce en un ciclo que abarca la atmósfera, el suelo, las plantas y sus raíces y por él discurren los productos generados, fomentando relaciones entre organismos, microorganismos y plantas.
Con el tiempo, dicho ciclo ha cambiado gradualmente desde sus orígenes debido a distintas circunstancias como la luz solar, los procesos volcánicos y las actividades biológicas. Tras 2.500 millones de años de evolución, los procesos microbianos han conformado el ciclo del nitrógeno tal y como lo conocemos ahora.
Las actividades humanas empezaron a influir en este ciclo a principios del s. XX. «De hecho, en los últimos 2.500 millones de años probablemente ningún otro fenómeno ha influido más que las actividades humanas en el ciclo del nitrógeno», indicó uno de los autores del estudio, el profesor Paul Falkowski del Instituto de Estudios Marinos y Costeros de la Universidad Rutgers. «En conjunto, las actividades humanas generan actualmente el doble de los procesos de fijación de nitrógeno terrestre que las fuentes naturales y proporcionan cerca del 45% del total del nitrógeno biológicamente útil que se produce cada año en la Tierra.»
Los datos recabados indican que la mayor parte del exceso de nitrógeno que hay en los ecosistemas del planeta se debe a un incremento del 800% en el uso de fertilizantes a base de nitrógeno en el periodo 1960-2000.
Este exceso se atribuye también a un uso inadecuado de una gran cantidad de fertilizante a base de nitrógeno en cultivos de todo el planeta. Cerca del 60% del nitrógeno contenido en los fertilizantes aplicados no llega a ser absorbido por las plantas y por tanto es arrastrado desde las zonas radicales y a va a parar a ríos, lagos, acuíferos y aguas costeras, los cuales contamina por eutrofización. Este proceso se debe al exceso de nutrientes que agota el oxígeno de las masas de agua y, por consiguiente, provoca la muerte de la flora y la fauna.
Con respecto a la atmósfera, los investigadores indican que el óxido de nitrógeno es un gas de efecto invernadero cuyo efecto en el calentamiento del planeta es 300 veces por molécula superior al del dióxido de carbono. En resumen, el óxido de nitrógeno elimina el ozono de la estratosfera, que protege el planeta frente a los dañinos rayos ultravioleta.
«Es probable que los procesos naturales de retroalimentación de los microorganismos provoquen un nuevo régimen estacionario en escalas de tiempo de numerosas décadas», afirmó el profesor Falkowski. «En dicho régimen estacionario, el nitrógeno excedente procedente de fuentes humanas se eliminará a la misma velocidad a la que se añadirá, sin llegar a acumularse.»
Los autores han concretado tres intervenciones fundamentales para remediar los daños causados al ciclo del nitrógeno: 1) aplicar rotaciones sistemáticas en cultivos que suministren nitrógeno; 2) optimizar los tiempos y las cantidades de los fertilizantes aplicados y adoptar técnicas fitogenéticas seleccionadas o bien desarrollar variedades de plantas transgénicas cuya eficiencia en el uso del nitrógeno sea mayor; y 3) aplicar técnicas fitológicas tradicionales que aumenten el potencial de variedades económicamente viables de trigo, cebada y centeno.
Los investigadores, pertenecientes a la Universidad del Sur de Dinamarca y a las Universidades de California-Berkeley y Rutgers (Estados Unidos), explican que el ciclo del nitrógeno, que tiene miles de millones de años de antigüedad, consiste en la transformación de las formas de nitrógeno de la atmósfera que no son útiles biológicamente en una serie de formas que sí lo son y que diversos organismos necesitan para crear proteínas, ADN y ARN (ácidos desoxirribonucleico y ribonucleico) y hacer la fotosíntesis. La «fijación del nitrógeno» es el término científico empleado para referirse a la conversión de nitrógeno atmosférico en diversos compuestos, como el amoníaco, ya sea por medios naturales o procesos industriales. . La fijación del nitrógeno se produce en un ciclo que abarca la atmósfera, el suelo, las plantas y sus raíces y por él discurren los productos generados, fomentando relaciones entre organismos, microorganismos y plantas.
Con el tiempo, dicho ciclo ha cambiado gradualmente desde sus orígenes debido a distintas circunstancias como la luz solar, los procesos volcánicos y las actividades biológicas. Tras 2.500 millones de años de evolución, los procesos microbianos han conformado el ciclo del nitrógeno tal y como lo conocemos ahora.
Las actividades humanas empezaron a influir en este ciclo a principios del s. XX. «De hecho, en los últimos 2.500 millones de años probablemente ningún otro fenómeno ha influido más que las actividades humanas en el ciclo del nitrógeno», indicó uno de los autores del estudio, el profesor Paul Falkowski del Instituto de Estudios Marinos y Costeros de la Universidad Rutgers. «En conjunto, las actividades humanas generan actualmente el doble de los procesos de fijación de nitrógeno terrestre que las fuentes naturales y proporcionan cerca del 45% del total del nitrógeno biológicamente útil que se produce cada año en la Tierra.»
Los datos recabados indican que la mayor parte del exceso de nitrógeno que hay en los ecosistemas del planeta se debe a un incremento del 800% en el uso de fertilizantes a base de nitrógeno en el periodo 1960-2000.
Este exceso se atribuye también a un uso inadecuado de una gran cantidad de fertilizante a base de nitrógeno en cultivos de todo el planeta. Cerca del 60% del nitrógeno contenido en los fertilizantes aplicados no llega a ser absorbido por las plantas y por tanto es arrastrado desde las zonas radicales y a va a parar a ríos, lagos, acuíferos y aguas costeras, los cuales contamina por eutrofización. Este proceso se debe al exceso de nutrientes que agota el oxígeno de las masas de agua y, por consiguiente, provoca la muerte de la flora y la fauna.
Con respecto a la atmósfera, los investigadores indican que el óxido de nitrógeno es un gas de efecto invernadero cuyo efecto en el calentamiento del planeta es 300 veces por molécula superior al del dióxido de carbono. En resumen, el óxido de nitrógeno elimina el ozono de la estratosfera, que protege el planeta frente a los dañinos rayos ultravioleta.
«Es probable que los procesos naturales de retroalimentación de los microorganismos provoquen un nuevo régimen estacionario en escalas de tiempo de numerosas décadas», afirmó el profesor Falkowski. «En dicho régimen estacionario, el nitrógeno excedente procedente de fuentes humanas se eliminará a la misma velocidad a la que se añadirá, sin llegar a acumularse.»
Los autores han concretado tres intervenciones fundamentales para remediar los daños causados al ciclo del nitrógeno: 1) aplicar rotaciones sistemáticas en cultivos que suministren nitrógeno; 2) optimizar los tiempos y las cantidades de los fertilizantes aplicados y adoptar técnicas fitogenéticas seleccionadas o bien desarrollar variedades de plantas transgénicas cuya eficiencia en el uso del nitrógeno sea mayor; y 3) aplicar técnicas fitológicas tradicionales que aumenten el potencial de variedades económicamente viables de trigo, cebada y centeno.
Para más información, consulte:
Universidad del Sur de Dinamarca: http://www.sdu.dk/?sc_lang=en
Universidad de California - Berkeley: http://berkeley.edu/
Universidad Rutgers: http://www.rutgers.edu/
Science: http://www.sciencemag.org/
Universidad del Sur de Dinamarca: http://www.sdu.dk/?sc_lang=en
Universidad de California - Berkeley: http://berkeley.edu/
Universidad Rutgers: http://www.rutgers.edu/
Science: http://www.sciencemag.org/
Categoría: Varios
Fuente: Science; Universidad del Sur de Dinamarca
Documento de Referencia: Canfield, D.E., et al. (2010). The evolution and future of Earth's nitrogen cycle. Science, publicado el 8 de octubre. DOI: 10.1126/science.1186120.
Códigos de Clasificación por Materias: Investigación científica; Seguridad; Ciencias de la Tierra; Coordinación, Cooperación; Protección del medio ambiente; Combustibles fósiles; Agricultura; Desarrollo sostenible ; Investigación sobre el cambio climático y el ciclo del carbono
Fuente: Science; Universidad del Sur de Dinamarca
Documento de Referencia: Canfield, D.E., et al. (2010). The evolution and future of Earth's nitrogen cycle. Science, publicado el 8 de octubre. DOI: 10.1126/science.1186120.
Códigos de Clasificación por Materias: Investigación científica; Seguridad; Ciencias de la Tierra; Coordinación, Cooperación; Protección del medio ambiente; Combustibles fósiles; Agricultura; Desarrollo sostenible ; Investigación sobre el cambio climático y el ciclo del carbono
RCN: 32627
Fuente: cordis.europa.eu
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