Nitrógeno Un recurso vital en demasía 2015 - Louis Bolk Institute
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SCIENCE
BRIEF
NL
2015
Nitrógeno
Un recurso vital en demasía
1
es una de las organizaciones de conservación de la naturaleza más importantes del
mundo con más de 5 millones de seguidores y una red global activa en más de 100 países. La NITRÓGENO:
UN RECURSO VITAL EN DEMASÍA
misión del WWF es detener la degradación del medio ambiente natural del planeta y construir
un futuro en el que los seres humanos vivan en armonía con la naturaleza, conservando la
diversidad biológica del mundo, asegurando que el uso de los recursos naturales renovables sea
sustentable y promoviendo la reducción de la contaminación y el consumo que genera residuos.
WWF Netherlands, Reseña Científica
La enorme y creciente demanda de la humanidad por los recursos naturales del planeta ha dado
lugar a una dramática pérdida de biodiversidad. Muchas de las presiones y causas subyacentes
que afectan a los ecosistemas interactúan en una variedad de escalas desde lo local a lo global.
Tratar de revertir o prevenir los efectos más perjudiciales sobre la naturaleza dentro de una
compleja red de procesos interdependientes es un reto formidable. WWF Netherlands se ha
comprometido a promover la ciencia que dará lugar a nuevas ideas y soluciones para problemas
Resumen ejecutivo 2
difíciles que afectan la conservación de la naturaleza. Apoyamos la investigación crítica para
respaldar soluciones en progreso y toma de decisiones apropiadas que podrían beneficiar a Se ha excedido la línea fronteriza del nitrógeno planetario 6
todas las formas de vida en nuestro único planeta.
La modificación humana del ciclo del nitrógeno es uno de los retos globales centrales que Una mirada más cercana al ciclo del nitrógeno 10
afectan a la integridad de los ecosistemas y la biodiversidad. En reconocimiento de la
necesidad urgente de abordar este problema, WWF Netherlands ha financiado la Cátedra de Las consecuencias de la alteración humana del ciclo del nitrógeno 16
Estudios Integrados de Nitrógeno dentro de la Facultad de la Tierra y Ciencias de la Vida
de la Universidad VU de Amsterdam. La Cátedra está actualmente a cargo del
Prof. dr. Jan Willem Erisman.
Factores que condicionan la alteración del ciclo del nitrógeno 28
Autores
Jan Willem Erisman1, 2, James N. Galloway3, Nancy B. Dise4, Mark A. Sutton4 Albert Bleeker5,
Encontrar un equilibrio: Soluciones para reducir los impactos globales
Bruna Grizzetti6, Allison M. Leach7, Wim de Vries8 del nitrógeno 34
1
Louis Bolk Institute, Hoofdstraat 24, 3972 LA Driebergen, the Netherlands
2
VU University Amsterdam, de Boelelaan 1105, 1081AV Amsterdam, the Netherlands Conclusiones 41
3
University of Virginia, PO Box 400123, Charlottesville VA, USA
4
Centre for Ecology and Hydrology, Bush Estate, Penicuik, Edinburgh, United Kingdom Referencias 42
5
Energy Research Centre of the Netherlands, ECN, P.O.Box 1, 1755ZG Petten, the Netherlands
European Commission Joint Research Centre (JRC) Via Fermi 2749, I-21027 Ispra (VA), Italy
Apéndice: Explicación de términos y lista de abreviaturas 48
6
7
University of New Hampshire, Nesmith Hall, Durham NH, USA
8
Alterra Wageningen University and Research, PO Box 47, `6700 AA Wageningen, the Netherlands
Editora en jefe
Natasja Oerlemans
Editora científica
Holly Strand
Especiales agradecimientos a
Wouter Leer, Natascha Zwaal, Monique Grooten, Sarah Doornbos
Cita
Erisman, J.W.; J.N. Galloway; N.B. Dise; M.A. Sutton; A. Bleeker; B. Grizzetti;
A.M. Leach & W. de Vries. 2015. Nitrogen: too much of a vital resource. Science Brief.
WWF Netherlands, Zeist, The Netherlands.
Traducción al Español
Jaime J. Cornejo, Director Ejecutivo, TECSUMA, Santiago-Chile e Isaac Caro,
Traductor profesional, Santiago-Chile. Con la colaboración de Eduardo Fernández Solís
en informática y diseño.
Publicado en abril 2015 por WWF-Holanda, en asociación con los autores. Cualquier
reproducción total o parcial de esta publicación debe mencionar el título y acreditar el editor
y los autores antes mencionados.
2 3
RESUMEN EJECUTIVO
ozono a nivel del suelo). La eutrofización del agua dulce y los ecosistemas
costeros (zonas muertas), el cambio climático y el agotamiento del ozono
estratosférico también son consecuencias del ciclo del Nr modificado
por humanos. Cada uno de estos efectos medio ambientales se puede
Nitrógeno: un recurso clave
magnificar si ocurre una “cascada de nitrógeno”, la cual se produce
cuando un solo átomo de nitrógeno reactivo logra desencadenar una
serie de impactos ambientales negativos a través del tiempo y el espacio.
El Nitrógeno reactivo es un importante factor de pérdida
El nitrógeno (N) es un nutriente clave, vital para la
EL NITRÓGENO (N) de biodiversidad a través de la acidificación y la eutrofización. Bajo
supervivencia de los seres humanos y el resto de los organismos vivos.
Mientras que el gas biatómico (N2) es abundante en la atmósfera, la ES VITAL PARA LA condiciones con altos insumos de Nr, resultan favorecidas las especies
mayoría de los organismos son incapaces de usarlo en esta forma que es SUPERVIVENCIA DE que pueden asimilar nitrógeno rápidamente y toleran la acidez. La
químicamente no reactiva. En primer lugar se lo debe convertir o “fijar” LOS HUMANOS Y LOS EL NITRÓGENO
pérdida de biodiversidad a nivel de planta y hábitat puede afectar
la biodiversidad de los insectos u otros animales que dependen de
en una forma reactiva como el amoníaco (NH3) o el óxido de nitrógeno
(NOx). Estas y otras formas de nitrógeno reactivo (Nr) son relativamente
DEMÁS ORGANISMOS REACTIVO ES esas plantas y hábitats. Cuando el Nr contribuye a la reducción de
escasas y representan un recurso limitante en la mayoría de los VIVOS UN CONDUCTOR biodiversidad, puede también conducir a la reducción de la resiliencia del
ecosistema. En la actualidad, la deposición de N afecta la biodiversidad
ecosistemas naturales y tierras de cultivo. De hecho, la composición de SIGNIFICATIVO DE en algunas partes del mundo más que en otras: las zonas altamente
gran parte de la biodiversidad terrestre del mundo es el resultado de las
limitaciones en la disponibilidad de nitrógeno reactivo.
LA PÉRDIDA DE afectadas incluyen el centro y el oeste de Europa, Asia del sur y el este
A comienzos del siglo XIX, las fuentes naturales de nitrógeno BIODIVERSIDAD de los EE.UU., así como partes de África y América del Sur.
fijado no eran suficientes para las necesidades de producción de Las perspectivas regionales son, por tanto, de vital importancia
alimentos de una población humana en rápido crecimiento en Europa para la comprensión de las diferentes naturaleza y prioridad de las
Occidental. El desarrollo y la adopción de un proceso para producir y consecuencias del exceso de nitrógeno. Mientras que la fertilización
utilizar fertilizantes sintéticos de nitrógeno condujeron a un aumento en exceso causa problemas ambientales graves en algunas partes del
espectacular de la productividad agrícola. Sin embargo, debido a que mundo, en otras regiones, como en grandes partes de África, hay una
eficiencia en el uso de fertilizantes de nitrógeno en la agricultura es en grave carencia de N fertilizante.
general baja, la mayor parte de nitrógeno fijado industrialmente se libera
en la biosfera. La quema de combustibles fósiles también libera grandes
cantidades de emisiones de óxido de nitrógeno reactivo en la atmósfera.
Falta de atención
Debido a estas descargas, y al hecho que convertimos más nitrógeno
de la atmósfera en formas reactivas que todos los procesos naturales EL NITRÓGENO En la actualidad está claro que el problema con el nitrógeno
es uno de los desafíos ambientales más urgentes que enfrentamos. Pero
de la Tierra en los sistemas terrestres combinados, hemos alterado
DESEMPEÑA UN a pesar de la enormidad de nuestra influencia sobre el ciclo del N y las
dramáticamente el ciclo global del nitrógeno incluso más de lo que
hemos alterado el ciclo global del carbono. IMPORTANTE PAPEL consiguientes repercusiones para el medio ambiente y para el bienestar
EN LA SEGURIDAD humano, sorprendentemente se le presta poca atención al tema.
Consequences ALIMENTARIA Mientras que la pérdida de biodiversidad y el cambio climático han
DEBIDO AL EXCESO generado enormes presupuestos para crear programas nacionales y
DE CONTAMINACIÓN multidisciplinarios, organizaciones globales, atención política y de
En el lado positivo, la creación humana del Nitrógeno reactivo POR NITRÓGENO medios de comunicación, el desafío del N sigue siendo mucho menos
ha permitido la producción de más alimentos y de un cambio en las REACTIVO, NUMEROSOS evidente en nuestro pensamiento y acciones. Esto se debe a que estamos
educados con el importante papel que desempeña el N con respecto
dietas de proteína más rica. Sin embargo, todavía hay grandes partes UMBRALES PARA LA a la seguridad alimentaria. O tal vez no nos damos cuenta porque, en
del mundo donde hay escasez de alimentos y personas que sufren de
desnutrición.
SALUD HUMANA Y comparación con el cambio climático o la pérdida de biodiversidad,
A escala mundial, las consecuencias negativas del nitrógeno LOS ECOSISTEMAS, hay poca comunicación científica sobre emisiones y uso excesivo de N.
reactivo generado por humanos son cada vez más evidentes. Numerosos A MENUDO Además, la complejidad de las interacciones y vínculos entre las fuentes
y formas químicas del N, las alteraciones humanas al ciclo del N y los
umbrales, a menudo interconectados entre sí, para la salud humana y
INTERCONECTADOS efectos derivados de la escala de cada alteración son difíciles de traducir
los ecosistemas se han sobrepasado debido al exceso de contaminación
por nitrógeno reactivo, incluyendo umbrales de calidad del agua potable ENTRE SÍ, SE HAN en mensajes transmisibles a un público más amplio.
(debido a los nitratos) y calidad del aire (smog, material particulado, SOBREPASADO
4 5
Lo que podemos y debemos hacer
© Neil Palmer / CIAT
Dadas las circunstancias anteriores, se requiere una acción
inmediata para reducir el uso de nitrógeno reactivo, para gestionar
mejor las pérdidas de nitrógeno con el fin de limitar sus efectos en
cascada, y educar a la gente acerca del nitrógeno sintético y las ventajas y
desventajas que representa.
Las opciones para mejorar la gestión de nitrógeno deben
incorporar la necesidad de optimizar la producción de alimentos, el
consumo, y el uso de energía, al tiempo que limitan los impactos por
nitrógeno. Los esfuerzos para reducir el uso de N reactivo deberían
ser holísticos y deberían minimizar resultados indeseables que
contribuyen al calentamiento global, cambio de uso del suelo, pérdida de
biodiversidad, eutrofización del agua, acidificación de los océanos y otras
consecuencias ambientales.
Por ejemplo, la intensificación de la producción agrícola
mediante el uso de fertilizante nitrogenado parece ser una buena
estrategia para alimentar a una población mundial en crecimiento.
Sin embargo, hacer esto implica grandes cantidades de combustibles
fósiles para producir el fertilizante, lo que tiene como resultado un
LAS SOLUCIONES
aumento en los gases de efecto invernadero (GEI), y a menudo conduce a
grandes pérdidas de nitrógeno hacia el medio ambiente, lo que afecta la INCLUYEN MEJORAS
resiliencia de los ecosistemas agrícolas. EN LA AGRICULTURA,
Las soluciones más efectivas e integradas comprenden el LAS DIETAS
aumento de la eficiencia de uso del nitrógeno en la agricultura, la
reducción de residuos en la cadena alimentaria, la promoción de dietas
Y DESCONTINUAR
con menos proteína animal en los países desarrollados, y un cambio EL USO DE LOS
de combustibles fósiles a fuentes de energía renovables, y por ende COMBUSTIBLES
sustentables, tales como las energías solar y eólica. FÓSILES
Objetivo de esta publicación
Esta publicación tiene como objetivo contribuir a la
comprensión del Desafío del Nitrógeno, y proporcionar opciones para
disminuir los impactos negativos del exceso de N. Así, describimos
el ciclo del N preindustrial, o “natural”, y lo comparamos con el
ciclo alterado antropogénicamente que existe hoy. A continuación,
presentamos las consecuencias sociales y ambientales de esta enorme
alteración. Para reducir el nivel actual de nitrógeno antropogénico en el
Sistema de la Tierra debemos entender lo que impulsa la necesidad de
contar con él. Y tenemos que examinar las ineficiencias en la agricultura,
la industria, el transporte y la energía que producen exceso de N reactivo.
Comprender estos factores e ineficiencias mejorará las perspectivas para
vivir dentro de la frontera planetaria para nitrógeno y para reducir los
impactos negativos del N reactivo sobre la biodiversidad, los ecosistemas
Leguminosas ecoeficientes fijadoras de nitrógeno en un cultivo de ensayo en dependencias del CIAT
y la salud humana. en Colombia.
6 7
SE HA EXCEDIDO LA LÍNEA
Cambio climático
FRONTERIZA DEL NITRÓGENO Integridad de la biosfera Entidades novedosas
PLANETARIO
La presión humana sobre el sistema terrestre ha llegado a un SE HAN REBASADO Cambio en el Agotamiento
punto en el que el cambio ambiental es global y en muchos aspectos
irreversible. Una población en constante crecimiento, un rápido aumento
LAS FRONTERAS DEL sistema de del ozono
en el consumo per cápita y un agotamiento simultáneo de los recursos CAMBIO CLIMÁTICO, LA la tierra estratosférico
hacen imperativo que la sociedad humana adopte un comportamiento DIVERSIDAD BIOLÓGICA
más sustentable. Solo entonces podemos estar seguros que los procesos
Y EL CICLO GLOBAL DE
climáticos, geofísicos, bioquímicos, atmosféricos, y ecológicos apoyarán
nuestro bienestar de largo plazo. NITRÓGENO A CAUSA DE
El concepto de Líneas Fronterizas Planetarias (Planetary LA ACTIVIDAD HUMANA
Boundaries), introducido por Rockström y col. (2009), proporciona
Utilización de Carga de
un marco útil para examinar la vulnerabilidad de la Tierra a la presión
agua dulce aerosoles
humana. Los autores identificaron nueve subsistemas o procesos atmosféricos
de la Tierra y asociaron cada uno con umbrales críticos de variables
biofísicas clave. Si los umbrales llegaran a ser sobrepasados, ocurrirían
cambios inaceptables e irreversibles que afectarían a nuestros recursos
planetarios limitados. En base a estos umbrales críticos, los autores Acidificación de océanos
estimaron líneas fronterizas planetarias para representar límites para Flujos biogeoquímicos
guiar las actividades asociadas con la producción y el consumo humano.
Los subsistemas o procesos identificados por Rockström y col. incluyen
el cambio climático, ozono estratosférico, uso del suelo, el uso de agua Tasa de Extinción (Extinciones por Millones de Especies-Años)
dulce, la diversidad biológica, acidificación de los océanos, ingresos Indice de Integridad de la Biodiversidad (Biodiversity Intactness Index)
de nitrógeno y fósforo a la biosfera y los océanos, carga de aerosoles y Fijación biológica intencional e industrial de Nitrógeno
contaminación química. Los límites de tres de los sistemas, el cambio Flujo de P desde sistemas de agua fresca hacia el océano (global), y
climático, la diversidad biológica,y la interferencia con el ciclo global del flujo de P desde fertilizantes a suelos erosionables (regional)
nitrógeno (N), ya han sido sobrepasados debido a la actividad humana. Más allá de la zona de incerteza (riesgo alto)
El parámetro que define la línea fronteriza del nitrógeno es
En la zona de incerteza (riesgo en aumento)
la cantidad de nitrógeno reactivo eliminado de la atmósfera para uso
Por debajo de la línea fronteriza (seguro)
humano. Desde que se publicó el artículo de Rockström, el cálculo de
la línea fronteriza de N fue refinado y se estableció un vínculo entre
Figura 1: Líneas Fronterizas Planetarias
los límites de fósforo y nitrógeno en base al acoplamiento de estos
La zona verde es el espacio operativo seguro (debajo de la línea fronteriza), el
elementos por la relación N: P en el cultivo de tejidos vegetales y amarillo representa la zona de incertidumbre (aumento del riesgo), y el rojo es
organismos acuáticos (De Vries y col., 2013; Steffen y col., 2015). Como la zona de alto riesgo. La línea fronteriza planetaria en sí misma se encuentra al
resultado, el límite original de 2009 se desplazó hacia el exterior. Sin interior del círculo con línea gruesa. Las variables de control han sido normalizadas
para la zona de incertidumbre (entre los dos círculos con línea gruesa); el centro
embargo, el nivel actual estimado de nitrógeno reactivo eliminado para de la figura, por tanto, no representa valores de 0 para las variables de control.
uso humano todavía supera con creces el nuevo límite, superando el Los procesos por los cuales las líneas fronterizas a nivel global no pueden aún ser
umbral crítico por un amplio margen (Figura 1). Al lado de nitrógeno, la cuantificadas quedan representados por cuñas transparentes; estos son cargas de
aerosoles atmosféricos, entidades nuevas y el rol funcional de la integridad de la
nueva publicación de Steffen y col. (2015) también indica la superación
biosfera. Las líneas fronterizas para la integridad de la biosfera (relacionadas a la
de las líneas fronterizas para el cambio del sistema de la tierra, cambio pérdida de biodiversidad), el cambio climático, el cambio del sistema de la tierra y
climático y flujos de P. los flujos de nitrógeno y fósforo ya han sido excedidas. (Steffen y col., 2015.)
8 9
La alteración humana del ciclo del N ha creado una importante
© Mikhail Cherkasov / WWF-Russia
contaminación del aire y del agua que ha conducido a consecuencias
múltiples en salud, clima y medio ambiente (Galloway y col., 2003; LA DEPOSICIÓN DE
2008; Erisman y col, 2013A.). Además, después de la conversión del
hábitat y el cambio climático, la deposición de nitrógeno es considerada
NITRÓGENO
como el tercer factor más importante en la pérdida de biodiversidad ES CONSIDERADA COMO
terrestre (Sala y col., 2000; Xiankai y col, 2008;. Alkemade y col, EL TERCER FACTOR
2009). Debido a las múltiples conexiones entre el uso de nitrógeno, los MÁS IMPORTANTE
contaminantes, el cambio climático, el cambio en el uso de la tierra, y
la pérdida de biodiversidad, los intentos para reducir el nivel en que se
DE LA PÉRDIDA DE
sobrepasa una línea fronteriza podría tener el efecto opuesto en una o BIODIVERSIDAD
más de los otras categorías de líneas fronterizas. TERRESTRE
A pesar de la enormidad de la influencia humana sobre el ciclo
del N y sus vinculaciones con otros desafíos globales, se ha brindado
comparativamente poca atención a los problemas y riesgos globales
que esto genera. Mientras el excederse en otras líneas fronterizas
planetarias, tales como la pérdida de biodiversidad y el cambio
climático, ha originado enormes presupuestos para crear programas
multidisciplinarios nacionales, organizaciones globales, y atención
política y de medios de comunicación, el desafío del N permanece mucho
menos aparente en nuestro pensamiento y acciones. La razón para esto
es el rol importante que el N juega en la seguridad alimentaria.
Es difícil para quienes trabajan en conservación o en desarrollo
desafiar una práctica que alimenta a casi la mitad del mundo (Erisman y
col. 2008). Asimismo, no nos enteramos porque, en comparación con el
cambio climático o la pérdida de biodiversidad, hay poca comunicación
científica acerca del uso excesivo y las emisiones de N. Además, la
complejidad de las interacciones y los nexos entre las fuentes y formas
químicas del N, las alteraciones humanas al ciclo del N, y los efectos que
resultan de tal escala de alteración son difíciles de traducir en mensajes
comunicables a una audiencia más amplia.
A PESAR DE LA ENORMIDAD DE LA INFLUENCIA HUMANA
SOBRE EL CICLO DEL N Y SUS ESTRECHOS NEXOS CON
OTROS DESAFÍOS GLOBALES, SE HA PRESTADO
COMPARATIVAMENTE POCA ATENCIÓN A LOS RIESGOS Y
PROBLEMAS MUNDIALES QUE ESTO GENERA
Svalbard. Gran parte de la biodiversidad terrestre del mundo es el resultado de las limitaciones en la
disponibilidad de nitrógeno reactivo.
10 11
OBSERVEMOS EN DETALLE EL Creación humana de nitrógeno reactivo
CICLO DEL NITRÓGENO El nitrógeno reactivo ha sido siempre el nutriente limitante
de más importancia en la agricultura, puesto que se requiere de niveles
óptimos tanto de fijación biológica de N como de reciclaje de Nr para
aumentar la producción y la cosecha. Los granjeros aplicaban estiércol
El elemento químico nitrógeno (N) es un requerimiento básico EL NITRÓGENO o guano a los campos o utilizaban la enzima nitrogenasa, o bacterias,
para todos los organismos vivientes. Es un componente clave en ciertos tales como Rhizobium spp (asociada a plantas leguminosas) y Spirillum
aminoácidos y proteínas esenciales, en vitaminas y en el mismísimo
REACTIVO ES EL lipoferum (asociada a pastos de cereales), las cuales pueden fijar N2
ADN. Aunque la atmósfera de la Tierra contiene un 78% de nitrógeno, NUTRIENTE LIMITANTE atmosférico en una forma que puede ser utilizada por las plantas. Estas
este existe en la forma molecular (N2). que es inerte, no reactiva, por EN LA MAYORIA DE bacterias existen en una relación simbiótica con las plantas leguminosas
lo cual el N no queda disponible químicamente para la mayoría de los
LOS ECOSISTEMAS (trébol, frijoles, soya). Sin embargo, la fijación biológica de N es un
organismos vivos. Mucho más importantes para la vida son las formas proceso lento y proporciona solamente cantidades limitadas
reactivas del nitrógeno (Nr); compuestos con enlaces simples o dobles NATURALES Y CASI de Nr a la biosfera.
al nitrógeno, tales como el amoníaco y los nitratos. Dado que solo una SIEMPRE EN LOS
CREACIÓN DE NITRÓGENO REACTIVO
proporción muy pequeña de la biota de la Tierra puede convertir N2 a SISTEMAS AGRÍCOLAS
Nr, el nitrógeno reactivo es el nutriente limitante en la mayoría de los
ecosistemas naturales y casi siempre en los sistemas agrícolas.
FIJACIÓN FIJACIÓN RAYOS VOLCANES COMBUSTIBLES QUEMA DE FERTILIZANTE FIJACIÓN
Natural creation of reactive nitrogen
OCÉANOS PLANTAS FÓSILES BIOMASA PLANTAS
En los ecosistemas terrestres el nitrógeno se debe “fijar” o
enlazar en una forma reactiva antes que los animales y las plantas
puedan usarlo. Existen tres rutas naturales para que esto ocurra:
fijación biológica de nitrógeno, erupciones volcánicas, y relámpagos
y rayos. (Galloway y col., 2003). La fijación biológica es la fuente FIJACIÓN NATURAL DE Nr FIJACIÓN HUMANA DE Nr
natural dominante, llegando a producir 90% del Nr natural total en
Nr RESULTANTE DE CONTAMINACIÓN Nr FIJADO EN AGRICULTURA
ecosistemas terrestres (Fowler y col., 2013). Este proceso es realizado por
microorganismos que viven libremente o en simbiosis con organismos
superiores –más a menudo con plantas de la familia leguminosas.
Los relámpagos producen formas oxidadas del nitrógeno (NOx) en la
12,5%
tropósfera (la porción más baja de la atmósfera), las cuales luego se
depositan sobre la superficie de la Tierra. Las erupciones volcánicas
liberan en la forma amoníaco (NH3) el Nr almacenado en la corteza
terrestre. En conjunto, se estima que estos tres procesos naturales
de fijación producen alrededor de 65 Tg de nitrógeno al año en los
ecosistemas terrestres (Fowler y col., 2013). La fijación de nitrógeno
biológico en sistemas marinos alcanza los 140 Tg N/año, parte de lo cual
50% 37,5%
está enterrado en sedimentos, y el resto es eventualmente enviado de
vuelta a la atmósfera como N2 or N2O.
FIJACIÓN DE Nr TOTAL
12 13
A principios del siglo XX era ya evidente que en áreas pobladas
© Frank Parhizgar / WWF-Canada
los métodos tradicionales para el suministro de Nr a los cultivos no
podía satisfacer la creciente demanda de alimentos. El descubrimiento
de un método industrial para la creación de Nr para fertilizantes fue
fundamental para aumentar la productividad agrícola. El avance se
produjo en 1908 cuando Fritz Haber descubrió y patentó el proceso y
las condiciones para producir amoníaco a partir de nitrógeno molecular
(N2). El amoníaco (NH3) es el componente principal de los fertilizantes
nitrogenados. Hacia 1913 Carl Bosch extendió a escala industrial el
sistema de laboratorio de Haber para la producción de amoníaco. Los
descubrimientos combinados de estos hombres llevaron a lo que se
conoce como el proceso Haber-Bosch. SE HA ESTIMADO QUE
Cerca de 40 años después, el proceso Haber-Bosch fue
SIN EL Nr ADICIONAL
ampliamente introducido como un componente principal de la
Revolución Verde en agricultura. Casi inmediatamente, la producción PRODUCIDO POR
mundial de alimentos comenzó a aumentar exponencialmente, y junto EL PROCESO
con ello aumentó también la población humana (Figura 2). Durante la HABER-BOSCH, SOLO
década de los 1970, a nivel mundial la producción artificial de amoníaco
pasó a ser más importante que la fijación biológica terrestre de N en
3 MIL MILLONES DE
ecosistemas no gestionados. En la actualidad, el amoníaco producido PERSONAS TENDRÍAN
industrialmente está disponible en abundancia y accesible a bajo costo ALIMENTOS
a través del mundo desarrollado. Se ha estimado que sin el N adicional SUFICIENTES BAJO LOS
producido por el proceso Haber-Bosch, solo 3 mil millones de personas,
menos del 50% de la población mundial actual, tendrían alimentos
ACTUALES CÁNONES
suficientes bajo los actuales cánones dietéticos y prácticas agrícolas DIETÉTICOS Y
(Smil, 2001; Erisman y col., 2008). PRÁCTICAS AGRÍCOLAS
A nivel mundial, alrededor del 75% de la producción de N
antropogénico proviene de la fijación industrial de N y 25% proviene de
combustibles fósiles y la quema de biomasa (en la forma de óxidos de
nitrógeno) (Galloway y col. 2008; Fowler y col., 2013). La producción
total actual de N en la agricultura es más del doble de la cantidad natural Figura 2: Tendencias
preindustrial producida en los ecosistemas terrestres. globales entre 1900
y 2012 en población
humana y en creación
9000 total de nitrógeno
Emisión de NOx, Fijación Biológica de Nitrógeno (en Tg N)
reactivo antropogénico
Producción total de
8000 200 a través del siglo XX
Nr antropogénico
(Erisman y Larsen,
Producción Total de Nr , Entrada de Fertilizante,
7000 Población 2013)
La gráfica también incluye
6000 150 la producción promedio de
Fertilizante fertilizantes, el aumento
5000 en emisiones de NOx por
Carne
Población Mundial (millones)
quema de combustibles
Producción de Carne (Mton)
4000 100 fósiles, y la producción
Grano de carne y granos en el
3000
mundo. La producción
Granos (kg/ha)
2000 50 actual de Nr por humanos
Óxidos de nitrógeno es comparable con la
1000 Fijación biológica producción natural total
de N en agricultura
(terrestre y océanos)
0 0 (Basado en Galloway y col., Cultivo de maíz en Ontario, Canadá. Los patrones de agricultura y consumo son los principales
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2008 y Fowler y col., 2013). factores de la alteración del ciclo del N y los impactos asociados sobre nuestro ambiente natural.
14 15
RUM, OPTATUR
EL CICLO DEL NITRÓGENO REACTIVO
MOLORAE DEL INT QUE AGOTAMIENTO
DEL OZONO
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CONTAMINACIÓN
minimus ut asimet optatecate premqui aut abo.
DEL AIRE sequamusae plitia aciendebit qui as
Sequis poriatem
DEPOSICIÓN DEPOSICIÓN DEPOSICIÓN
aliquo consecatur
QUEMA DE molestis entiae
QUEMAetDEalignatin parum PLANTAS FERTILIZANTES ESTIÉRCOL DESNITRIFICACIÓN
im quatquodi unt, nestet facerrum ea excea delest,
COMBUSTIBLES BIOMASA FIJADORAS
officimenit apicaborem ium nonem voluptatis qui
FÓSILES DE N
blabore, nulla nobis des nate ius.
Harum ex est, conseque possim quo ent iliquo cus design note:
PÉRDIDA
nuscipsuntur sed quod mo et et lantio. Nobis DE BIODIVERSIDAD
simus, sum LIXIVIACIÓN
Check LIXIVIACIÓN
for gutter and ESCORRENTÍA
eiciur aperrum dit, consed que el et quos re, con porem quia
repeat image if necessary
dolor et aliae laccusam earibus danderum cone inulpa sus,
nonsequo mo eos pernatia voluptatis as as ressitiam nobit ZONAS MUERTAS FIJACIÓN MARINO
Figura 3: El ciclo del nitrógeno reactivo
BIOLÓGICA DE NITRÓGENO
Fuentes de nitrógeno reactivo
Proceso del nitrógeno reactivo
Consecuencias del nitrógeno reactivo
El ciclo del nitrógeno reactivo
El nitrógeno reactivo (Nr) circula desde la atmósfera a la El exceso de Nr entra en el sistema hidrológico a través de
biosfera terrestre y acuática y hacia los compuestos orgánicos, para luego lixiviación, flujo y escorrentía de aguas subterráneas, o se emite a la
volver a la atmósfera en lo que se conoce como el ciclo del N reactivo atmósfera. Una vez liberado, el Nr escurre turbulentamente a través de
(Figura 3). la biota y el entorno físico, cambiando de formas, fluyendo a través del
Las plantas pueden asimilar Nr directamente en forma de suelo, agua y aire, y desencadenando una serie de impactos (Ver Figura 6
nitratos y amonios que pueden estar presentes en el suelo debido a y Galloway y col. 2003).
depósitos minerales naturales, fertilizantes artificiales, estiércol animal, El uso humano de fertilizantes nitrogenados de origen mineral,
descomposición de materia orgánica o deposición atmosférica. el estiércol y los combustibles fósiles han alterado dramáticamente el
Una fracción significativa del N contenido en fertilizantes utilizados en ciclo global del N. De hecho hemos alterado el ciclo del N mucho más
la agricultura se libera al medio ambiente. El ganado también libera que el ciclo del carbono; tenemos una duplicación de la creación de Nr en
grandes cantidades de Nr en forma de amoníaco (como resultado de una comparación con un 20 a un 30% de aumento de la concentración de CO2
reacción entre el estiércol y la orina). en la atmósfera, con enormes consecuencias.LAS CONSECUENCIAS DE LA EXTENSAS ÁREAS DEL encima de los niveles naturales, lo cual puede conducir a la eutrofización
y acidificación de hábitats terrestres, de agua dulce y marinos (Bobbink
MUNDO RECIBEN HOY
ALTERACIÓN HUMANA DEL
y col., 2010; Payne y col. 2013). A su vez, estos procesos provocan la
TASAS MEDIAS DE lixiviación de cationes y metales desde los suelos y sedimentos, pérdida
DEPOSICIÓN DE Nr MUY de biodiversidad, desplazamientos de comunidades ecológicas y cambios
CICLO DEL NITRÓGENO
POR ENCIMA DE LOS en la cadena trófica.
NIVELES NATURALES,
LO CUAL PUEDE Impactos sobre los ecosistemas marinos y de
Las consecuencias negativas del cambio generado por los LA SALUD HUMANA,
CONDUCIR A LA
EUTROFIZACIÓN
agua dulce: eutrofización
humanos en el ciclo del N se han hecho evidentes tan solo recientemente.
Sin embargo, en las últimas décadas ha aumentado rápidamente la
LA INTEGRIDAD Y Y ACIDIFICACIÓN Las fuentes difusas de nitrógeno, tales como nitrato (NO3-
preocupación por el aumento del número de zonas muertas en el RESILIENCIA DE LOS DE HÁBITATS ) y compuestos con N orgánico que provienen de fertilizantes y
océano, la lluvia ácida, el smog, el agotamiento del ozono estratosférico ECOSISTEMAS, LA TERRESTRES, DE AGUA de la aplicación de estiércol en la agricultura, ingresan a las aguas
y otros efectos. La salud humana, la integridad y resiliencia de los
BIODIVERSIDAD DULCE Y MARINOS subterráneas por lixiviación y llegan a las aguas superficiales a través de
ecosistemas, la biodiversidad y el clima ya están sufriendo efectos serios
y potencialmente irreversibles (ver por ejemplo, Vitousek y col. 1997; Y EL CLIMA YA la escorrentía. Las fuentes puntuales, tales como los efluentes de plantas
de tratamiento de aguas residuales y los sistemas de alcantarillado,
Townsend y col. 2003; Erisman y col., 2011; 2013). ESTÁN SUFRIENDO descargan directamente en aguas superficiales. La deposición de
EFECTOS SERIOS Y nitrógeno atmosférico (a partir de amoníaco y NOx) contribuye aún más
Los impactos sobre la atmósfera: POTENCIALMENTE al enriquecimiento en Nr de lagos, de aguas costeras y del océano abierto.
IRREVERSIBLES Parte del nitrógeno antropogénico que ingresa a un sistema
contaminación del aire y agotamiento del ozono de agua es eliminado por el proceso de desnitrificación (Seitzinger y col.
2006) que transforma Nr en N2 (nitrógeno no reactivo), pero también
produce una fracción de N2O (óxido nitroso) que es un importante gas de
La combustión de combustibles fósiles conduce a la
efecto invernadero (véase la siguiente sección). El resto es transportado
formación de NOx, un subproducto de la combustión que contribuye
y transformado a través del sistema de ríos y contribuye a aumentar la
a la contaminación del aire y al total de Nr en la atmósfera. El NOx es
concentración de nitrógeno en cuerpos de agua.
emitido principalmente a la atmósfera por los vehículos a motor y la
El exceso de nitrato en el agua potable tiene efectos negativos
actividad industrial. Las emisiones globales a la atmósfera de gases NOx
sobre la salud humana. La metahemoglobinemia infantil y el cáncer de
(óxido nítrico, NO, y dióxido de nitrógeno, NO2) y amoníaco (NH3) se
colon se han correlacionado con una alta concentración de nitrato en el
han triplicado desde la era preindustrial. A nivel regional, hay aumentos EL EXCESO DE NITRATO agua potable (Van Grinsven y col., 2010). Por esta razón, la Organización
aún más sustanciales; las emisiones de gran parte de América del Norte,
Europa y Asia se incrementaron en un factor mayor a diez durante
EN EL AGUA POTABLE Mundial de la Salud ha establecido recomendaciones específicas
el siglo pasado (van Aardenne y col., 2001). Las emisiones de NOx TIENE EFECTOS (WHO, 2007) y muchos países han adoptado límites estrictos sobre las
concentraciones de nitrato permisible en el agua potable. Sin embargo,
contribuyen a la contaminación del aire (ozono troposférico y material NEGATIVOS SOBRE LA los límites de NO3- y otros contaminantes con N han sido sobrepasados
particulado) y al cambio climático.
SALUD HUMANA en muchos acuíferos alrededor del mundo (UNEP, 2007).
A nivel mundial, las emisiones de NOx han aumentado a la
El exceso de nitrógeno también tiene efectos negativos en los
par con la utilización de combustibles fósiles (véase la Figura 2). En la
ecosistemas acuáticos. El aumento en la concentración de nutrientes
atmósfera los gases forman ozono (O3) y material partículado (tal como
en los sistemas acuáticos genera un crecimiento denso de algas, plantas
nitrato de amonio y sulfato de amonio) que eventualmente se deposita en
vasculares y bacterias. Como resultado, se incrementan la sedimentación
la superficie de la Tierra.
y la descomposición microbiana de la biomasa, consumiéndose el
Las emisiones de NH3 también contribuyen al material
oxígeno en las capas de agua del fondo. Este fenómeno se conoce como
particulado en la atmósfera. Las partículas se forman a través de las
eutrofización.
reacciones con los ácidos sulfúrico y nítrico. Debido a que las reacciones
Las condiciones de hipoxia (poco oxígeno) matan peces,
químicas de los NOx en la atmósfera son relativamente lentas, el NOx
invertebrados y otros organismos acuáticos (Rabalais, 2002; Selman
se puede dispersar y depositar más extensamente que el NH3. Grandes
y col., 2008; Figura 4). En los ecosistemas costeros y marinos,
áreas del mundo ahora reciben tasas medias de deposición de Nr muy por
la eutrofización cambia la composición de las especies de algas,
18 19reduciendo la diversidad de las especies (Smith y Schindler, 2009), y
puede conducir a floraciones de algas tóxicas conocidas como mareas Impactos sobre el cambio climático: aumento de
rojas (Anderson y col., 2008; Rabalais, 2002). Actualmente, más de 500
estuarios han sido reportados como eutróficos en todo el mundo (Díaz
emisiones y secuestro
y col., 2013). Estas “zonas muertas” están creciendo tanto en magnitud
como en extensión geográfica (Selman y col., 2008). Las floraciones El nitrógeno reactivo (Nr) contribuye al cambio climático,
de algas también afectan a los corales al reducir el oxígeno en el agua y pero los diferentes procesos involucrados pueden producir efectos
porque cubren los corales. (Bouwman y col., 2010). Figura 4: Áreas contradictorios: algunos procesos conducen a un calentamiento neto y
costeras eutróficas e
Los efectos del enriquecimiento en nitrógeno de los cuerpos de algunos a un enfriamiento neto.
hipóxicas en el mundo
agua están relacionados con la disponibilidad de nitrógeno con respecto El mapa muestra los tres
a otros nutrientes, tales como fósforo y sílice. En Europa, el uso de tipos de zonas eutróficas:
fertilizantes nitrogenados en la agricultura y la concurrente reducción de
Areas hipóxicas Calentamiento
documentadas: Son
las emisiones de fósforo al agua debido a mejores métodos de depuración aquellas con evidencia
de aguas residuales, han llevado a un ligero aumento de la relación N:P científica que la hipoxia fue El óxido nitroso (N2O) es un compuesto que proviene de instalaciones
causada, al menos en parte, que producen fertilizantes, de emisiones gaseosas de suelos agrícolas,
en la carga de nutrientes exportados a las aguas costeras (Grizzetti y col.,
por una sobreabundancia
2012). Los cambios en la abundancia relativa de los nutrientes podrían del escurrimiento en terrenos fertilizados (especialmente a lo largo de
de nitrógeno y fósforo.
afectar el funcionamiento ecológico del ecosistema acuático. Las áreas hipóxicas tienen las zonas ribereñas), o de otros suelos ricos en Nr, particularmente si la
Existen preocupaciones adicionales acerca de los efectos del niveles de oxígeno lo capa freática de agua fluctúa entre estar en la superficie o cerca de ella.
suficientemente bajos como El N2O es el tercer gas de efecto invernadero más importante y tiene un
nitrógeno en aguas dulces y ecosistemas marinos que están relacionadas
para inhibir la existencia
con la deposición de N, lo que puede contribuir a la acidificación de las de vida marina.
potencial de calentamiento global 310 veces mayor que el CO2 (UNEP,
aguas superficiales (Curtis y col., 2005). Áreas de preocupación: 2013), con lo que contribuye en alrededor de 8% al total de gases de
Son sistemas que exhiben los efecto invernadero antropogénicos (IPCC, 2013; Erisman y col., 2011).
efectos de la eutrofización y
posiblemente están en riesgo
de desarrollar hipoxia. Las emisiones de Metano (CH4) pueden ser aumentadas o disminuidas
Sistemas en recuperación: en respuesta a la deposición mejorada de Nr dependiendo del carbono,
Son áreas que alguna vez nitrógeno y el estado redox del suelo, la composición de la vegetación,
exhibieron niveles bajos
y la duración de la exposición al Nr (Bodelier de 1999; Schimel, 2000;
de oxígeno disuelto e
hipoxia, pero ahora están Eriksson y col. 2010). En los humedales en que el CH4 se produce en
mejorando. fuente: http:// abundancia y el Nr es limitante (por ejemplo, la mayoría de las ciénagas
rs.resalliance.org/2008/ y turberas limitadas en nutrientes, pantanales y arrozales), añadir Nr
01/28/mapping-coastal-
eutrophication/ en el corto plazo puede estimular las bacterias oxidantes de metano
limitadas en nitrógeno y de ese modo reducir las emisiones de CH4
(Schimel, 2000). Sin embargo, en el largo plazo, el nitrógeno puede
aumentar la biomasa de plantas vasculares, lo cual aumenta la emisión
de CH4 (Eriksson y col., 2010). A fin de cuentas, los efectos a largo plazo
del Nr en la composición de las especies de vegetación probablemente
superan los impactos de corto plazo en la dinámica de las comunidades
microbianas, dando como resultado un aumento neto de las emisiones
de CH4 de los humedales deficientes en nutrientes, y un efecto de
calentamiento (ver Bodelier y col., 2014).
El Dióxido de nitrógeno (NO2) es la principal fuente de átomos de
oxígeno requeridos para la formación de ozono (O3) en la tropósfera. Por
lo tanto el NO2 contribuye de manera importante a la formación del gas
de efecto invernadero O3, y por ende al calentamiento.
20 21Enfriamiento
Los impactos sobre los ecosistemas terrestres
La captación y secuestro de Dióxido de carbono (CO2) en la
vegetación y suelos puede aumentar como resultado del aumento de los
y la biodiversidad
niveles de nitrógeno. Debido a la utilización de fertilizantes y a través de
La deposición de nitrógeno puede tener tanto impactos
la deposición de N en zonas con N limitado, ocurre un mayor crecimiento
inmediatos como de largo plazo en la composición y abundancia de
de la biomasa (al igual que en la agricultura). Esto es particularmente
especies (Dise y col., 2011; Stevens y col. 2010; Field y col. 2014).
cierto para los ecosistemas forestales. Se ha estimado que en promedio
un kg de Nr depositado aumenta el secuestro de CO2 en 10-50 kg C/ GRAN PARTE DE Gran parte de la biodiversidad terrestre del mundo es el resultado de
limitaciones en la disponibilidad de Nr (Dise y col., 2011). Los organismos
kg N (de Vries y col., 2009, 2014), siendo los valores más bajos más LA BIODIVERSIDAD han evolucionado en una amplia variedad de formas en respuesta a
representativos de los ecosistemas de bosques tropicales. En una
escala global, alrededor del 10% más de CO2 es secuestrado debido a la
TERRESTRE DEL MUNDO hábitats deficientes en N. A lo largo y ancho del ecosistema, los cambios
deposición de Nr que lo que ocurriría bajo condiciones completamente ES EL RESULTADO DE al suelo y la vegetación surgen cuando los niveles de deposición del Nr
naturales (Erisman y col., 2011; de Vries y col., 2014), lo que resulta en LAS LIMITACIONES EN regionales son crónicamente elevados o cuando el Nr se acumula en el
suelo durante décadas, dando una ventaja a especies por encima y
un efecto de enfriamiento neto. LA DISPONIBILIDAD DE debajo el suelo adaptado a condiciones ácidas o ricas en nutrientes
Por otra parte, a través de la contaminación del aire, el Nr afecta el
balance radiativo de la atmósfera a través de la formación de material
NITRÓGENO REACTIVO (Dise y col. 2011).
En condiciones con alta incorporación de Nr, las plantas de
particulado que impide que la radiación solar llegue a la tierra. De esta
crecimiento más rápido que pueden asimilar rápidamente N superan
manera, el Nr conduce al enfriamiento.
a las plantas de crecimiento más lento adaptado a los bajos niveles de
nutrientes. Además, tanto el amonio (NH4+) como el nitrato (NO3-)
pueden acidificar los suelos, favoreciendo las especies que toleran bien
Efecto global sobre el clima
las condiciones ácidas por sobre aquellas adaptadas a condiciones
más cercanas a pH neutro. Finalmente, altas concentraciones de Nr
En el corto o mediano plazo no está claro cuál es el impacto neto de
depositado seco (especialmente amoníaco) pueden dañar físicamente
la deposición de N en el clima. Una revisión de la literatura publicada
la vegetación sensible, particularmente las briófitas y los líquenes que
en Evaluación del Nitrógeno de Europa (Butterbach-Bahl y col., 2011)
obtienen la mayor parte de sus nutrientes directamente de la atmósfera
sugirió un ligero efecto de enfriamiento para Europa, y una conclusión
(Sheppard y col. 2011).
similar a escala mundial fue adelantada por Erisman y col. (2011), pero
Los biomas de los tipos norte templado, boreal, ártico,
la incerteza es demasiado grande para una conclusión definitiva. A largo
alpino, de pradera, de sabana, y mediterráneo son particularmente
plazo, sin embargo, es probable que el efecto de fertilización del Nr sobre
sensibles a la deposición de Nr debido a la limitada disponibilidad de
la absorción de CO2 por las plantas vasculares se reduzca (De Vries y col.,
Nr en esos sistemas bajo condiciones naturales (Sala y col., 2000). Se
2014), y la emisión aumentada del gas de efecto invernadero de larga
está acumulando evidencia que una elevada deposición de N ejerce
vida N2O llegue a dominar en última instancia, con un efecto neto de
un impacto proporcionalmente más fuerte en hábitats deficientes en
calentamiento global.
nutrientes y puede reducir la abundancia de especies individuales a
niveles de Nr que están por debajo de la carga crítica. Esto sugiere que
los umbrales críticos de carga pueden ser reducidos ((Bobbink y col.,
A LARGO PLAZO, EL NITRÓGENO REACTIVO TENDRÁ UN 2010,Dise y col., 2011 y referencias allí contenidas; Payne y col., 2013).
EFECTO DE CALENTAMIENTO GLOBAL NETO
LOS BIOMAS DE LOS TIPOS NORTE TEMPLADO, BOREAL,
ÁRTICO, ALPINO, DE PRADERA, DE SABANA Y
MEDITERRÁNEO SON PARTICULARMENTE SENSIBLES A LA
DEPOSICIÓN DE Nr
22 23Con el tiempo, la composición de especies cambia y la
diversidad a menudo disminuye a medida que especies características
Mecanismos que explican como el Nr adicional
de hábitats pobres en nutrientes, hábitats con fertilidad moderada o afecta la biodiversidad
hábitats con pH casi neutro son superadas por plantas más nitrofílicas
o plantas resistentes a los ácidos. Las herbáceas, briófitas, líquenes y • Toxicidad aguda de gases y aerosoles con N. Las altas
arbustos pobres en nutrientes son los tipos funcionales más afectados; concentraciones de agentes que contienen N y vuelan por el aire
los tipos de césped tales como los graminoides adaptados a más altos tienen un efecto adverso sobre la fisiología y el crecimiento sobre el
niveles de nutrientes son los principales beneficiarios de una elevada nivel de suelo de partes de ciertas plantas sensibles, particularmente
deposición de Nr de igual manera como ocurre con las moras (Rubus plantas no vasculares tales como las briófitas y los líquenes. Estos
spp) y las ortigas (Urtica spp). La deposición crónicamente elevada de Nr efectos son más pronunciados a altas concentraciones cerca de las
también puede aumentar la susceptibilidad al estrés, tales como daños fuentes de origen.
por heladas, presencia de herbívoros o enfermedades (Dise y col., 2011 y
referencias allí señaladas). • Acumulación de compuestos con N. Una mayor disponibilidad de
N afecta las interacciones de especies de plantas, lo que en última
La deposición en exceso de Nr por largos períodos y la LA INVESTIGACIÓN instancia conduce a cambios en la composición de las especies, en
acumulación de Nr en el suelo o en los cuerpos de agua también induce
cambios en la biodiversidad a través de la cadena alimenticia. Los
MUESTRA UNA la diversidad de plantas, y en los ciclos del N. Este efecto en cadena
insectos, aves u otros animales con dietas específicas pueden sufrir RELACIÓN DIRECTA puede estar fuertemente influenciado por otros factores del suelo,
cuando su principal fuente de alimento se ve afectada por el Nr (Erisman ENTRE LOS CAMBIOS incluyendo la disponibilidad de fósforo.
et al., 2013a). (Erisman y col., 2013A). Por ejemplo, la investigación en EN COMUNIDADES • Toxicidad crónica de las formas reducidas del N (amoníaco y
los Países Bajos ha demostrado que existe una relación directa entre los
cambios en las comunidades de mariposas y el exceso de nitrógeno que
DE MARIPOSAS Y EL amonio). La mayor disponibilidad de amonio puede ser tóxica para
afecta a las plantas de las que se alimentan (WallisDeVries, 2014). EXCESO DE NITRÓGENO especies de plantas sensibles, especialmente en los hábitats donde
La pérdida de biodiversidad puede reducir la resiliencia de los QUE AFECTA A LAS el nitrato es la forma dominante con N y donde originalmente había
muy poco amonio. Un pobre desarrollo de la raíz y los brotes es el
ecosistemas, es decr, la capacidad de una ecosistema para recuperarse de
PLANTAS DE LAS QUE resultado en especies sensibles en hábitats con amortiguación débil
una perturbación (MEA, 2005). Por lo tanto, cuando el Nr contribuye a
la reducción de la biodiversidad, por lo general conduce a una reducción SE ALIMENTAN (pH 4.5-6.5).
de la resiliencia. Además, a través de los efectos perjudiciales en suelo,
agua y calidad del aire y servicios ecosistémicos, la resiliencia de los • Efectos de la acidificación mediada por el suelo. La nitrificación de
ecosistemas se reduce aún más y con ello los servicios ecosistémicos que Nr en el suelo conduce a un suelo con bajo pH, un aumento de la
acompañan (Erisman y col., 2013a). lixiviación de cationes básicos, un aumento de las concentraciones
de metales potencialmente tóxicos (por ejemplo, formas reactivas del
aluminio), una disminución de la nitrificación, y una acumulación
de desechos. Ciertas plantas sensibles no sobrevivirán en suelos
LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD PUEDE REDUCIR LA acidificados.
RESILIENCIA DE LOS ECOSISTEMAS • Susceptibilidad aumentada por estrés secundario y factores de
LA RESILIENCIA ES LA HABILIDAD DE UN ECOSISTEMA PARA perturbación. La resistencia a patógenos de plantas y plagas de
RECUPERARSE DE UNA PERTURBACIÓN insectos puede disminuir debido a la reducida vitalidad de los
individuos como una consecuencia de los efectos de la deposición
de N. Además, el contenido aumentado del N de las plantas puede
resultar en un aumento de los herbívoros. Finalmente, los cambios
relacionados al N en la fisiología vegetal, la asignación de biomasa
(relaciones raíz/tallo), y la infección por micorrizas pueden influir en
la suceptibilidad de las especies de plantas a la sequía o las heladas.
(Fuente: Bobbink y col., 2010)
24 25La deposición de nitrógeno reactivo que
© Michel Gunther / WWF
afecta las áreas protegidas y las ecorregiones
del Global 200
Phoenix y col. (2006) demostraron que la mitad de los 34
puntos críticos de biodiversidad del mundo, a los cuales corresponde
más de un 50% de la diversidad de plantas del mundo, podría para el
año 2050 tener entre €€€€un 10 y un 100% de su área recibiendo una
deposición de N superior a los 15 kg N/ha/año, una tasa que excede las
cargas críticas para muchos ecosistemas sensibles.
Bleeker y col. (2010) demostraron que una gran parte de las UNA GRAN PARTE DE
áreas protegidas del mundo, según lo definido por la World Database
on Protected Areas en 2008 (UNEP-WCMC), y las ecorregiones de
LAS ÁREAS
WWF Global 200 reciben una deposición de N muy superior a la carga PROTEGIDAS DEL
crítica. Bleeker y col. (2010) combinaron la deposición de Nr modelada MUNDO RECIBEN UNA
mundial (Dentener y col., 2006) con la distribución espacial de las áreas
DEPOSICIÓN DE N MUY
protegidas del planeta (UNEP- WCMC, 2008). Pronosticaron que un
40% de todas las áreas protegida (un 11% de la superficie de las áreas) POR ENCIMA DE LA
recibirá una deposición de N superior a 10 kg N/ha/año hacia el 2030, CARGA CRÍTICA
es decir, la mayor cantidad que pueden absorber prácticamente todos los
sistemas naturales sin afectar al ecosistema y sus servicios (Figura 5.) Las
áreas protegidas altamente afectadas se concentran en el sur de Asia y el
este de los Estados Unidos, además de partes de África y Sudamérica. Se
proyecta que la deposición de Nr aumente a lo largo de grandes regiones
de Sudamérica, África y el este de Europa.
Estos trabajos de Phoenix y col. (2006) y Bleeker y col. Figura 5: La
(2010) son los primeros intentos, usando una resolución tosca, de crear distribución las clases
de deposición de Nr y
estimaciones modeladas de la deposición de Nr y un valor de carga crítica
la superación de los
único, en lugar de valores específicos para los ecosistemas. Por lo tanto, niveles de desposición
esta investigación revela una tendencia general, pero está claro que se en el periodo entre
necesitan más estudios y cuantificaciones que usen datos más detallados. 2000 y 2030 en Áreas
protegidas (AP) según
la Convención sobre
Diversidad Biológica
Las AP rojas muestran un
exceso de 10 kg N/ha/año
y una deposición en 2030
superior a la de 2000. Las
AP naranjas muestran un
exceso en la actualidad,
pero su deposición en 2030
es menor que la de 2000.
Las AP verdes posiblemente
se encontrarán en peligro
en el futuro cercano ya que
la deposición de Nr excede
los 5 kg N/ha/año, pero
aumentará en el periodo
entre los años 2000 y 2030 Reserva natural Wanglang, provincia de Sichuan, China. Una gran parte de las áreas protegidas del
(Bleeker y col., 2010). mundo reciben una deposición de N muy superior a la carga crítica.
26 27También puede leer
