El depósito atmosférico de nitrógeno: un factor de riesgo para la conservación

GECA-CIEMAT 16 Abril 2019

El nitrógeno (N) es un nutriente esencial para los seres vivos, presente en moléculas tan importantes como las proteínas, el ADN o la clorofila. El 78% de la atmósfera está constituida por nitrógeno, en forma de dinitrógeno (N₂), una molécula muy estable y por tanto muy poco reactiva, que no puede ser asimilada por la mayoría de los organismos vivos. Las formas químicas del nitrógeno más reactivas y disponibles para la vida se conocen como N reactivo y su principal fuente natural son algunos micro-organismos especializados capaces de aprovechar el N₂atmosférico y transformarlo en moléculas orgánicas (fijación biológica). Este N reactivo es tan escaso de forma natural que en muchos hábitats es un nutriente limitante para el crecimiento de las plantas. Los ecosistemas naturales, por tanto, dependen de forma importante de la fijación biológica de N y reciclan este nutriente a lo largo de la cadena trófica.

Sin embargo, existen también algunas actividades humanas que generan N reactivo como son la producción industrial de fertilizantes (que transforma N₂ en amoníaco) o la quema de combustibles fósiles. Estas actividades, junto con otras como la agricultura y ganadería intensivas, provocan emisiones no intencionadas de compuestos nitrogenados que entran a formar parte del ciclo biogeoquímico del nitrógeno. Este N reactivo se combina formando multitud de compuestos químicos siendo capaz de migrar a través de los distintos compartimentos de la atmósfera, suelo, agua y biosfera.

Una vez en la atmósfera, el N reactivo puede ser transportado hasta lugares alejados de sus fuentes de emisión y depositarse sobre los ecosistemas terrestres y acuáticos. Este depósito de gases y partículas nitrogenados se produce tanto arrastrado por las precipitaciones (lluvia, nieve o niebla), lo que se conoce como depósito húmedo, como directamente sobre las superficies vegetales y el suelo, lo que se denomina depósito seco.

Un exceso de depósito atmosférico de N tiene muchos efectos perjudiciales para los ecosistemas terrestres y acuáticos. Estos efectos incluyen, entre otros, desequilibrios nutricionales, cambios en la química del suelo y/o agua (pudiendo provocar acidificación), movilización de elementos tóxicos (aluminio, metales pesados), mayor sensibilidad a otros factores de estrés como son los daños por insectos o sequías, cambios en la biodiversidad y contaminación de los acuíferos y cursos de agua (Sutton et al. 2011). Por esta razón, el depósito atmosférico de N está considerado como el tercer factor causante de pérdida de diversidad biológica a escala global, después de los cambios de uso del suelo y del cambio climático (Sala et al., 2000), y se considera como uno de los factores relevantes del cambio global (Steffen et al. 2015).

En una primera aproximación para evaluar el riesgo derivado del depósito de N atmosférico en los ecosistemas terrestres de la Red de Parques Nacionales, realizada por investigadores del grupo de Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica del CIEMAT (García-Gómez et al. 2017), se evidenció que los hábitats más amenazados son aquellos situados en zonas de montaña. Este efecto se debe en parte a que en estas áreas se produce una mayor precipitación y, por tanto, un mayor depósito húmedo de N. Pero además, las zonas de montaña concentran algunos de los hábitats considerados como altamente sensibles al depósito de N, como por ejemplo los pastizales naturales, algunos bosques de coníferas y matorrales típicamente mediterráneos, todos ellos presentes en la Sierra de Guadarrama. Los ecosistemas de montaña ya se encuentran amenazados por el cambio climático, por lo que otros estreses adicionales derivados de la contaminación atmosférica, como son el depósito de N o el ozono troposférico, pueden aumentar peligrosamente los riesgos para su conservación.

En el caso del Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama, los pastizales naturales y los piornales fueron los hábitats más amenazados por el depósito de N según este análisis de riesgo. La totalidad del área ocupada por pastos de alta montaña dominados por Festuca del grupo indigesta, que conforman la mayoría de los pastos naturales del Parque, se evaluaron como amenazados por el depósito de N atmosférico. Por su parte, los matorrales dominados por piornos (Cytisus oromediterraneus) ocuparon la mayor extensión amenazada. Se han descrito efectos del depósito de N atmosférico como el cambio a largo plazo en la composición de especies en comunidades vegetales alpinas y subalpinas similares a los pastos de Festuca (Bobbink y Hettelingh 2010). Sin embargo, se dispone de una información todavía muy limitada sobre la sensibilidad de los prados y matorrales típicos de las montañas mediterráneas a la entrada de nutrientes desde la atmósfera.

La aplicación de estas metodologías de análisis de riesgo no sólo está limitada por esta incertidumbre en la sensibilidad de las especies mediterráneas, sino también por la escasez de medidas de depósito atmosférico en zonas de alta montaña. Por esta razón, la ampliación de las redes de monitorización de la contaminación atmosférica en la Red de Parques Nacionales sería muy beneficiosa para el seguimiento y la gestión de la conservación de sus ecosistemas de montaña. Recientemente se ha dado un importante paso en este sentido en el Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama, con la ampliación de la Red de Calidad del Aire de la Comunidad de Madrid incluyendo una estación en el Puerto de Cotos. Además, el grupo de Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica del CIEMAT está desarrollando varios proyectos de investigación para cuantificar el depósito atmosférico de N y analizar la sensibilidad de la vegetación del Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama a la contaminación atmosférica.

070 03 Excesos N Parque Áreas del Parque Nacional en las que se detectaron riesgos para los ecosistemas derivados del depósito atmosférico de nitrógeno. Carga crítica: valor de depósito por encima del cual se espera que haya efectos sobre los ecosistemas. La escala indica el grado de exceso de la carga crítica en 2008.