Conversaciones desde el campus


“Estamos midiéndole la respiración al bosque”

Una roca cae desde la cima de una montaña hasta el suelo. Décadas más tarde la lluvia y el viento la desintegran. Al tiempo, fragmentos de esa roca –repletos de fósforo, carbono y nitrógeno- se diseminan por el suelo; el viento esparce ese polvo sobre un prado y un río en donde hay animales. Ellos se alimentan del pasto y el agua. El fósforo, el carbono y el nitrógeno de la roca les sirven de nutrientes. Al final, sus huesos terminan disueltos en la tierra y las moléculas de fósforo, nitrógeno y carbono regresan al mundo mineral, luego de haber pasado por el vegetal y el animal. Es uno de los ciclos de la vida.

¿Cómo se relacionan esos ciclos? ¿Es posible predecirlos? ¿Qué factores los favorecen y cuáles los perjudican? ¿Por qué en un sitio se desarrolla un bosque y en otro un desierto? ¿Cómo afecta al planeta la actividad humana?

Para investigar la respuesta a esas preguntas, existen personas como Andrea Vincent, una  doctora en Ecología Forestal Tropical formada en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, quien trabaja en proyectos de investigación para la Escuela de Biología de la UCR.

Andrea es pequeña, tiene los ojos verdes, la piel tapizada de pecas y el verbo intenso, intensísimo. Durante sus investigaciones recorrió la selva del Congo -en el África central- y los bosques de Suecia, en la Tundra que rodea al Círculo Polar Ártico. Ahora trabaja sobre los bosques tropicales (seco y lluvioso) en Palo Seco y Guácimo.

“Estamos midiéndole la respiración al bosque”  -dice como si nada- y me cuenta que en la tierra se acumula tres veces más carbono que en la atmósfera. Que los bosques emiten parte de ese gas invernadero durante las noches y que ella  -junto a un grupo de científicos de la UNA-  miden con precisos instrumentos esa “respiración” y estudian el bosque para entender su química, humedad, energía, y sus ciclos.

Usted tiene una especialidad muy poco usual: biogeoquímica. ¿Qué estudian en ese campo?

-La biogeoquímica estudia los ciclos. Ciclos de elementos como minerales, energía, plantas o animales. Los elementos principales en las que se enfoca, son los flujos de nutrientes y de carbono a través de los ecosistemas. ¿Por qué el carbono es importante? Porque el carbono es como como un paquetito de energía de la que muchas cosas se alimentan. Los nutrientes también, como el nitrógeno y fósforo son elementos vitales, sin ellos no hay vida en el planeta.

La biogeoquímica estudia el crecimiento de las plantas y un montón de reacciones químicas súper importantes a nivel de los organismos. Se encarga de saber -a nivel de ecosistema- cuáles son los elementos biológicos, geológicos y químicos. Qué los influye y cómo se mueven esos elementos a través de los ecosistemas.

Por ejemplo, si yo estoy hablando de fósforo -que es un elemento que me encanta- este está en las rocas primarias que están en el suelo. Con muchos años, el calor y la lluvia descomponen y fragmentan esas rocas. Entonces, el fósforo que está guardado en ellas se empieza a liberar en el ambiente, el suelo y el agua, de manera que las plantas y los microbios lo pueden absorber. Entonces ya ese fósforo pasa de estar en su componente geológico (dentro de una roca) a uno biológico (dentro de los cuerpos de las plantas, animales y otros). Entonces, de pronto ese fósforo que estuvo momentáneamente bajo esta forma orgánica vuelve a entrar a la naturaleza. Tal vez entra en una molécula de ADN y otra cosa se lo come, vuelve a entrar al componente biológico, o llega al agua y pasa otra vez al componente geológico.

Es como la teoría de Gaia que propuso el científico independiente inglés James Lovelock, para quien la Tierra es un súper organismo que tiene su balance homeostático. Cuando algo se sale de balance en ese sistema -como que haya demasiado dióxido de carbono en la atmósfera, porque se están cortando árboles, o  haya mucha sequía- entonces Gaia busca la manera de volver a equilibrarse. No importa cómo; ya sea echando a los humanos de la biosfera o extinguiendo especies.

La biogeoquímica tiene muchas cosas que a mí me resuenan con Gaia. Por ejemplo, en esta cuestión en que estamos tratando de entender cómo fluyen los elementos, el carbono y la energía a través de los ecosistemas. Es como que usted tenga una molécula que va adquiriendo diferentes formas dependiendo de donde esté pero siempre es el mismo elemento.  Tal vez fluye un rato por el componente geológico, luego la atmósfera, y después el componente biológico. Pero no es como que se crea o se destruya sino que solo cambia de forma.

La naturaleza tiene esta suerte de economía que utiliza todo, de una u otra manera, en forma de piedra, orín, lluvia, agua, comida.

-Sí, es cierto. A mí una de las cosas que me gusta de la biogeoquímica es que se basa mucho en una visión de la naturaleza como la teoría de sistemas de Von Bertalanffy y que usa para informática física. Si usted de pronto ve un bosque como un sistema con entradas, salidas, y transformaciones dentro, la biogeoquímica es como una manera de ver el mundo donde todo está está entrelazado y todo se afecta.

Me gusta el esfuerzo que hace la biogeoquímica por explicar que cosas muy pequeñas como un átomo, elemento de fósforo, o microbio, pueden terminar afectando el clima de todo el planeta; cómo esos elementos terminan teniendo efectos enormes a escala global.

El gas metano que excretan las vacas; uno podría pensar ¿los gases de una vaca, qué me pueden hacer? ¿Cientos de millones de vacas excretando gas le cambian la atmósfera y el clima al planeta?

-Una de las grandes extinciones en masa de la Tierra se dio hace como 250 o 300 millones de años (no recuerdo exactamente), y tuvo que ver con la aparición de las plantas sobre la faz del planeta. Las plantas empezaron a hacer fotosíntesis y a absorber CO2. Las plantas se difundieron tanto, que bajaron las concentraciones atmosféricas de Co2 y  el planeta se enfrió. Eso hizo que todas las especies que estaban ahí tranquilas, acostumbradas al calorcito y a niveles altos de Co2, se extinguieran. Se extinguieron como el 90% de todas las especies.

Lo permanente sería la Tierra y no lo que tiene arriba. Si se extingue el 90% de las especies, uno diría: ¡Se terminó la Tierra! Y no, la Tierra continuó…

-Si uno estudia los gráficos de la temperatura en la Tierra durante los últimos 500 millones de años, y todos los intervalos de extinciones de animales y plantas que se han dado, han habido revoluciones biológicas increíbles. Nosotros, los humanos, somos como un episodio bien corto.

Por ejemplo, el suelo tiene tres veces más carbono que la atmósfera El suelo está relativamente estable ahora. Ese CO2 está en la materia orgánica y, si las cosas siguen igual que ahora, eso no tiene por qué cambiar y ese CO2 no va a salir al aire. Pero hay fenómenos que pueden provocar cambios y empujar ese CO2 a salir al aire, uno de esos fenomenos es el deshielo de las áreas frías en Siberia.

¿Por qué el deshielo provocaría liberación de CO2?

-Porque al aumentar la temperatura del planeta, se derrite el “Permafrost”, que es básicamente el suelo que está congelado. En ese suelo, que está tan congelado, la actividad biológica es muy baja. Los microorganismos son como uno, digamos que yo me como un sándwich y luego de asimilarlo exhalo dióxido de carbono. Los microbios que están en el suelo hacen lo mismo, solo que en vez de comer sándwiches, comen pedazos de rama, materia orgánica microscópica en el suelo y otros. Entonces, cuando hace mucho frío, ellos no se mueven. Mientras que cuando aumenta la temperatura hay una revolución biológica muy fuerte.

Con cada aumento de 10 grados en la temperatura, se duplica la tasa de actividad biológica. Entonces, si el suelo empieza a calentarse, todos los microorganismos se activan.

Al derretirse ese Permafrost, la materia orgánica de pronto queda libre. Básicamente son hojitas y palitos que están congelados desde hace quién sabe cuánto, y al mismo tiempo se activan los microorganismos, entonces ellos empiezan a descomponer todo eso. En este proceso, si hay oxígeno presente se libera CO2 y si no hay oxígeno presente, se libera metano.

Ambos gases de efecto invernadero…

-Exacto. Y una de las grandes preguntas sobre el efecto invernadero que uno se hace es:

¿Cómo podemos predecir qué va a pasar con esas reservas de carbono que hay en el suelo?

Hay un montón de modelos que uno tiene que alimentar con datos de campo. Por ejemplo:  ¿Qué pasa cuando usted calienta un suelo? ¿De verdad se va a liberar CO2 o metano?  Y una vez que ya se empieza a entender un poco cómo funciona este sistema, usted puede crear un modelo matemático y entonces tratar de aplicarlo a escala global. Esa es como la cuestión integradora de la biogeoquímica.

En este fenómeno del calentamiento del Permafrost, pasa que un fenómeno alimenta al otro y juntos se transforman en una catástrofe…

-Sí, eso es feedback y es preocupante. Con la deforestación de los bosques tropicales también pasa algo parecido porque estos tienen mucho carbono. Entonces si yo corto un árbol que está vivo y tiene carbono, este cae al suelo donde los microorganismos lo descomponen y se lo comen, entonces, ese carbono va a salir a la atmósfera como gas. Por eso es que una de las iniciativas principales para tratar de mitigar el cambio climático es no cortar el bosque. Porque en todas las hojas, en las raíces, en la madera y el suelo, hay mucho carbono; y si eso se corta todo este carbono va para arriba.

Mientras está vivo, el árbol o el vegetal captan carbono.

-Exacto, lo fijan. Fijar es simplemente que como está en madera, no está en gas. Obviamente que la cantidad de carbono que puede fijar un bosque depende también de qué tanto vivan los árboles. Todos los árboles se mueren, entonces al morir obviamente todo ese carbono se libera. Mientras haya otros árboles creciendo y absorbiendo CO2, el balance neto es neutro o inclusive positivo. Los árboles absorben más CO2 a través de la fotosíntesis que el que liberan a través de la descomposición de la materia orgánica o de la respiración de las raíces.

Casi nadie tiene en cuenta que el suelo está cargado de CO2. ¿Qué pasa con el CO2 en suelos como los nuestros (zonas tropicales)?

-Es vacilón que pregunte eso porque tengo dos proyectos de investigación en los que estoy enfocándome específicamente en eso. Ya hemos dicho que los suelos tienen una cantidad increíble de carbono, sabemos que este carbono está en el suelo y que es mucho, porque es tres veces  más que la concentración de carbono que hay en el aire. Cuando uno habla de dióxido de carbono es como una foma en la que el carbono está en forma gaseosa. Cuando está en el suelo no está necesariamente como dióxido, sino que está en las hojas muertas, la materia orgánica. Cuando llegan los microorganismos y lo descomponen, imagínese a un Pacman comiendo hojitas, luego de que las digieren exhalan CO2.

Ese es uno de los procesos principales que hace que salga el CO2 del suelo. El segundo es que las plantas -ellas al igual que nosotros respiran en la noche- sus hojas absorben CO2 y exhalan oxígeno en la fotosíntesis, pero de noche el proceso se revierte y las raíces normalmente emiten CO2. Entonces estos suelos de manera totalmente natural producen dióxido de carbono.

Lo que yo quiero entender es ¿qué factores controlan que salga más o menos dióxido de carbono del suelo?

 ¿Cómo miden la “respiración” del bosque? ¿Las emisiones de CO2 del suelo?

-Ahora tenemos un equipo que es como el “Lamborghini” de los carros: un Analizador de Gases Infrarrojo. Es como un bowl de ensaladas que usted coloca en el suelo con la boca para abajo. Antes de eso se coloca una base sobre la tierra para que todo quede sellado y no se salga nada del gas que sale de la tierra. El sistema se cierra por un minuto y medio. El gas que normalmente sale del suelo se va acumulando dentro de esto.

Y cada vez que lo hacemos también tomamos muestras de suelo. Porque no solamente queremos ver cómo varían los flujos sino también explicarlos. Si son más altos en el bosque secundario o en el primario y por qué. Medimos características de la vegetación, concentraciones de nutrientes en el suelo, biomasa de los microorganismos, vamos a medir las raíces. Porque si los microorganismos y las raíces son los que producen estos gases, queremos no solo definir el patrón, sino también explicar por qué. Si es que hay menos emisiones de gas en la estación seca -que ya lo hemos visto- es principalmente porque las raíces se mueren o porque baja la actividad de los microbios, o por los dos.

Una vez que uno empieza a entender cómo funcionan las cosas, eso le da a uno poder predictivo. Así es como se empiezan a alimentar todos estos modelos.

Esto que voy a decir la gente lo va a odiar: los científicos ticos somos excelentes describiendo cosas pero ahora tenemos que movernos más, probar hipótesis, predicciones y tirarnos al agua. Esto conlleva a arriesgarnos más.

 ¿Cuál es la importancia del bosque tropical en términos de la vida de la Tierra?

-Los bosques tropicales dan muchos servicios ecosistémicos. Son servicios que se encargan de mantener la vida en el planeta; es decir, sin estos servicios y sin bosques no habría vida en el planeta.

Yo estoy familiarizada con los servicios biogeoquímicos, los de biología ecosistémica. Uno de ellos, obviamente, es la producción de oxígeno, influenciar el clima y secuestrar carbono. Sin estos bosques captando carbono, tendríamos más carbono en la atmósfera y más cambio climático.

Otro servicio muy importante que dan los bosques es reciclar los nutrientes. Todos los microorganismos del suelo agarran nitrógeno, fósforo y otros nutrientes que están en formas químicas que las plantas no pueden utilizar inmediatamente y las convierten en formas químicas que las plantas sí pueden utilizar.

Los bosques tropicales contienen, además, una clave muy importante sobre el posible futuro de los trópicos, porque para muchas áreas tropicales se ha predicho que el cambio climático va a traer cada vez más sequía. Predecir la precipitación en los trópicos es algo notoriamente difícil. De todas las predicciones que hay de temperatura, aumentos de nivel de mar y otros, la precipitación es uno de los que tiene más incertidumbre.

Pero mucha gente está encontrando evidencia de que es posible que muchas zonas tropicales se sequen. Si ese es el caso, los bosques lluviosos empezarían a desaparecer y se empezarían a  volver cada vez más parecidos a bosque seco. Muchos de los servicios sistémicos que nos dan los bosques lluviosos ahora ya no van a estar, sino que van a estar los de los bosques secos.

Si pensamos en los bosques como grandes sumideros de carbono, el destino de esas fuentes de carbono depende mucho de donde esté guardado, si está guardado en hojas, ramas, raíces o en la tierra.

El hecho de que el carbono en los bosques secos y lluviosos esté guardado en lugares diferentes y que haya procesos distintos que controlan cuándo ese CO2 sale disparado  a la atmósfera o a qué velocidad se fija, puede afectar el balance de carbono del planeta y el clima de toda la Tierra.  Intelectualmente es muy importante entender cómo funcionan los bosques porque si aumenta la sequía, los bosques tropicales van a  ser cada vez menos lluviosos y más secos.

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El país se jacta de haber recuperado cobertura boscosa pero a la vez vive una monstruosa expansión piñera, ¿Cuál es la realidad? ¿Recuperamos cobertura boscosa o la estamos perdiendo? ¿Cómo es tu balance?

-Aunque esté aumentando la cobertura boscosa, eso no compensa la pérdida de cobertura boscosa por la expansión piñera porque los tipos de bosque ganados y perdidos no son equivalentes en términos de edad, biodiversidad y composición de especies,  y no cumplen las mismas funciones ecosistémicas y ecológicas.

El bosque que había en los lugares donde ahora hay piña ya no puede cumplir funciones ecológicas necesarias para la zona, y esas funciones no pueden ser reemplazadas por bosques a muchos kilómetros de distancia (control de microclima, control de plagas, fuente de polinizadores, fuente de dispersores de semillas y muchos tipos de fauna, corredores biológicos, «frenos» para la erosión eólica de suelos, entre otros).

Si entiendo bien, una gran parte del bosque «recuperado» en los últimos 30 años son bosques de crecimiento secundario que, dudo, tengan las mismas características del bosque perdido. O sea que biológicamente probablemente no sean equivalentes.
La expansión piñera es parte de la doble cara de Costa Rica, la que se dice ser un paraíso verde y desde hace mucho tiempo ya no lo es y avanza rápidamente en dirección opuesta. Nos da pánico darnos cuenta de eso.   También me parece una farsa que todavía estemos invirtiendo a ser una «banana republic» (bueno, pineapple republic).

¿De qué nos sirven todos esos indicadores altos de educación, felicidad que tanto orgullo nos dan, etc. si no los podemos usar para desarrollar oportunidades innovadoras de ingreso que no impliquen matar gente y eliminar todos esos recursos?

Si no tenemos el valor de decirle que no a esas presiones externas de mercado y apostar por algo que a largo plazo sea lo mejor para nosotros.


La expansión piñera es parte de la doble cara de Costa Rica, la que se dice ser un paraíso verde y desde hace mucho tiempo ya no lo es y avanza rápidamente en dirección opuesta».

Andrea Vincent



Andrea Vincent

Profesora en régimen, Escuela de Biología, UCR (2016 al presente)

• Coordinadora, co-coordinadora y profesora invitada en cursos de posgrado de la Organización para Estudios Tropicales Field Ecology: Skills for Science and Beyond, Tropical Biology: an Ecological approach, y Biología Tropical y Conservación (2014 al presente)

• Académica interina, Escuela de Ciencias Biológicas, UNA (2014 al presente)

• Ph.D Universidad de Cambridge, Reino Unido, Ecología Forestal Tropical (2007)

• BSc Honours (First class) Universidad de East Anglia, R.U., Ciencias Ambientales (2002)



 

 


CONVERSACIONES EN EL CAMPUS

DIRECCIÓN:

ERNESTO RIVERA

PRODUCCIÓN:

MONSERRAT CORDERO

FOTO:

KATYA ALVARADO

MONTAJE PARA WEB:

LUIS ARIAS y ANTONIO MORA


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