Bosques y cambio climático El Carbono Para poder entender correctamente cuales son las posibles reacciones o efectos que tendrían los bosques, en especial los bosques tropicales, frente al calentamiento global y el consecuente cambio climático es necesario profundizar un poco sobre el comportamiento del carbono en la tierra, su origen producción y rutas, en pocas palabras el ciclo del carbono sobre la tierra. Según Orrego (2003), la distribución del carbono en la tierra se establece de la siguiente forma: la mayor parte de carbono, cantidades que oscilan alrededor de los 800 millones de Gt, se encuentran en las rocas existentes en el planeta, de los cuales 100000 Gt se encuentran cerca de la superficie. Otras 1000 Gt se encuentran repartidas en todos los hidrocarburos tales como el petróleo, gases entre otros, de los cuales únicamente 5000 Gt son realmente extraíbles. El océano constituye un importante almacenador de C orgánico ya que en él se encuentran alrededor de 930000 Gt de C disuelto. En la atmosfera también podemos encontrar C almacenado el cual se ha cuantificado en 750 Gt. Finalmente en la superficie terrestre podemos encontrar 2210 Gt de las cuales el 70.5% corresponden al suelo mientras que el 29.5% restantes hacen parte de la vegetación. Sabiendo ya en donde se encuentra el carbono en la tierra podemos ahora enfocarnos en su balance. Seguimientos rigurosos realizados al contenido de carbono existente, los niveles producidos y almacenados entre la década del 80 y 90 nos permiten visualizar que está ocurriendo con el carbono en la tierra, tal como vemos en los datos arrojados por Schimel en el 2001, (los cuales son presentados en forma de tabla en este trabajo para facilitar su comprensión) las emisiones de carbono producidas por la quema de combustibles fósiles, y la producción de cemento pasaron de 5.5 ± 0.3 Gt C/a a 6.3 ± 0.4 Gt C/a, esto nos indica que la producción de carbono aumento significativamente, sin embargo el aumento atmosférico se mantuvo constante siendo en la década de los 80 de 0.3 ± 0.1 Gt C/a y en la década de los 90 de 3.2 ± 0.1 Gt C/a, lo cual nos indica que hay algún lugar en la tierra en la cual se está capturando el carbono producido en exceso. Teniendo en cuenta que tanto el flujo neto Océano atmosfera como las emisiones debidas al cambio neto en el uso de la tierra se asume que en el sumidero terrestre, y por lo tanto en el flujo neto Tierra – Atmosfera esta la razón llamando a este fenómeno “emisiones perdidas” (Orrego 2003). Este fenómeno llamo la atención de los investigadores quienes empezaron a desarrollar estudios para determinar la veracidad de estos datos, uno de estos investigadores fue Nobre quien en el 2002 realizo un seguimiento en la Amazonia con el fin de determinar el flujo de carbono en la zona, los datos arrojados por la investigación permitieron llevar a las siguientes conclusiones: el ingreso neto de carbono en la zona es de 1 a 9 tC. Ha. a, realmente no se consigue encontrar el paradero exacto de ese C, el CO2 emitido en Sur América no aparece reportado en ninguna otra parte del planeta por lo que lo más lógico sería pensar en que existe un sumidero perdido en la Amazonia atribuible al “efecto fertilizante del CO2” (Orrego 2003). 1980s (Gt C/a) 1990s (Gt C/a) Emisiones (quema de combustibles fósiles, producción de cemento) 5,5 0,3 6,3 0,4 Flujo neto Océano-Atmósfera -1,9 0,5 -1,7 0,5 Emisiones debidas al cambio neto en el uso de la tierra (deforestación – crecimiento de vegetación de reemplazo) 1,7 (0,6 a2,5) Asume 1,6 0,8 Sumidero terrestre residual (emisiones perdidas) -1,9 (-3,8 a 2,5) -2 a -4 (Alta incertidumbre) Flujo neto Tierra-Atmósfera -0.2 0,7 -1,40,7 Aumento atmosférico 3,3 0,1 3,2 0,1 Tabla de datos arrojados por Schimel en el 2001: Medición de la captura de carbono en Ecosistemas forestales de Colombia: Contribuciones para la mitigación del cambio Climático. Cálculos de contenido de carbono Según Vallejo (2009) la biomasa de los seres vivos tiene un alto contenido de carbono el cual es aproximadamente de un 50%. Para medir esta cantidad de carbono que se encuentra en un ser vivo o producto vegetal se necesita conocer: el contenido de materia seca el cual es calculado con la biomasa verde por densidad básica y la fracción de carbono, es decir, cuanto de la biomasa es carbono. Estos cálculos son importantes ya que proveen información acerca de la cantidad de carbono que en caso de deforestación podría ser emitida a la atmosfera, esto según Houhton incrementaría la respiración edáfica lo cual es importante en los bosques tropicales debido a que estos representan cerca del 40% del carbono total existente en los ecosistemas terrestres del planeta y el 36% de la productividad primaria neta además de ampliar nuestros conocimientos sobre el papel que juagan los bosques en el ciclo global del carbono y sobre todo para evaluar si en realidad los bosques tropicales primarios son efectivamente sumideros o fuentes de carbono atmosférico (Quinto 2010). SI seguimos los parámetros establecidos por la ecología clásica los bosques naturales primarios climaxicos no acumularían carbono atmosférico adicional al que ya tienen ni tampoco presentarían cambios sustanciales en su biomasa total debido a que se mantienen en equilibrio dinámico durante largos periodos de tiempo (ver grafico 2) (Vallejo 2009). Grafico 2 Contenidos de carbono en los bosques en sus diferentes estados: Estimación de biomasa y carbono en biomasa No obstante actualmente esto no está del todo claro debido a estudios como el realizado por Phillips en 1998 el cual calculo en 472 parcelar en los bosques tropicales húmedos los cuales se encontraban en su fase madura, encontrando tasas positivas de aumento de carbono de 0.39 ± 0.22 t ha a. (Orrego 2003). Efecto real sobre los bosques La controversia generada por la posibilidad de un “efecto fertilizante” del CO2 sobre las plantas comenzó en la década de los 90, cuando se logro comprobar que las plantas de cultivo como el algodono el trigo aumentaban su productividad cuando se veían expuestas a un nivel más elevado de CO2. Debido a que la evidencia científica era muy fuerte sobre el efecto de fertilización y el aumento de la absorción de CO2 por parte de las plantas, algunos científicos, sin realizar investigaciones por su cuenta, tomaron esto como una evidencia irrefutable de que en los bosques de la Tierra se absorberían mayores niveles de CO2 a medida que el nivel de este aumentase en la atmosfera, por lo cual el aumento de la producción de CO2 no tendría ningún impacto real en el clima de la Tierra (Orrego 2003). Sin embargo estudios serios con respecto al tema fueron encontrando varias trabas a esta concepción simplista, se sabe que inicialmente una mayor cantidad de CO2 junto con algunos fertilizantes nitrogenados aumenta la tasa de crecimiento de las especies arbóreas. De manera brillante Lou & Reynolds en 1999 se plantearon la pregunta ¿y si la exposición súbita al CO2 afecta las especies arbóreas de una forma diferente a como lo haría una exposición gradual como es el caso presente en la Tierra? Pues bien, para disipar esta interrogante plantearon un experimento en el cual la variable independiente era el grado de exposición de algunas especies al CO2, cabe resaltar que esta investigación se realizo con una recopilación de datos extrapolados en una simulación por computadora, se tomaron especies cuya productividad primaria bruta era de 12 t ha. a, estas fueron expuestas a una atmosfera con un contenido inicial de CO2 de 350 ppm, la cual fue enriquecida hasta alcanzar niveles de 700 ppm de CO2, en el grupo 1 la duplicación se realizo en un año obteniendo una fijación de CO2 de 2.63 tC ha. a el cual requería una cantidad de nitrógeno exorbitante de 41 Kg N ha. a en el grupo 2 la duplicación fue del año 1987 al 2085 obteniendo niveles de fijación mucho menores que variaban en las diferentes simulaciones realizadas de 0.27 a 0.58 tC ha. a sin embargo la cantidad requerida de nitrógeno fue un aliciente ya que su nivel vario de 6 a 17 kg N ha. a. esta información se muestra en la tabla 2 (Orrego 2003). Productividad primaria bruta Cantidad de CO2 en la atmosfera Fijación de CO2 Tiempo empleado Cantidad de nitrógeno requerido Duplicación súbita 12 t ha a De 350 a 700 ppm 2,63 tC ha a En el primer año 41 kg N ha a Duplicación gradual 12 t ha a De 350 a 700 ppm Desde 0,27 a 0,58 tC ha a 1987 a 2085 Entre 6 y 17 kg N ha a Tabla de datos arrojados por Lou & reynols en 1999: Medición de la captura de carbono en Ecosistemas forestales de Colombia: Contribuciones para la mitigación del cambio Climático. Otra variable interesante que los científicos detectaron para poder predecir con exactitud cuál sería el impacto real del CO2 en los bosques fue el bioma al cual pertenecen, para determinar su influencia Wilsey en 1996 realizo 99 experimentos utilizando plantas que habían sido cultivadas en una atmosfera con 300 a 370 ppm de CO2 enriqueciendo la atmosfera con 600 a 720 ppm de CO2. La conclusión más importante de estos experimentos fue que las plantas de biomas forestales respondieron más a las concentraciones elevadas de CO2 que las plantas pertenecientes a otros ecosistemas (Orrego 2003). Por otro lado el actual calentamiento global tiene efectos directos sobre los bosques tropicales, una visión simplista del asunto nos indicaría que debido al calentamiento global y el consecuente derretimiento de los casquetes polares causarían una mayor precipitación a nivel mundial, sin embargo estudios realizados en el trópico demuestran todo lo contrario, un ejemplo claro es el estudio realizado por Bawa & Markham en 1995, los cuales hicieron un seguimiento a los niveles de precipitación presentados en la Isla Barro Colorado, concluyeron que desde el año de 1966 aumento la frecuencia de sequias la cual paso a ser de una cada seis años a una cada tres años. Otros estudios realizados en el Amazonas como el de Laurance & Williamson en el 2001demuestran evidencia similar, en este estudio se evaluó el efecto del fenómeno El niño de 1997 el cual produjo una gran sequia entre junio y octubre de ese año, para tal fin se monitorearon 23 parcelas durante 5 a 17 meses antes de la sequia y 12 a 16 meses durante la sequia, los resultados fueron concluyentes, la mortalidad media anual aumento de 2.44% a 2.93% en lugares cercanos a los bordes del bosque y de 1.13% a 1.91% en el interior del bosque lo cual nos indicaría el efecto arrasador de el actual calentamiento global (Orrego 2003). Otros estudios realizados se enfocan en determinar la influencia de todos los factores que se encuentra involucrados durante esta era de calentamiento global, según estos estudios, realizados con simuladores, indican que el punto máximo de concentración de GtC/a en los trópicos llegara a su máximo aproximadamente en el año 2050 y descenderá drásticamente de ahí en adelante. Las explicaciones mas convincentes para estos resultados son la posible saturación de los mecanismos de respuesta de las plantas a las altas concentraciones de CO2, el aumento de la respiración de los heterótrofos por el calentamiento y la reducción de la PNN por la reducción de la precipitación pluvial la cual será de un 2.5% (vea grafico 1) (Orrego 2003). Grafico 1 concentración de C en los bosques tropicales en el siglo XXI: Medición de la captura de carbono en Ecosistemas forestales de Colombia: Contribuciones para la mitigación del cambio Climático. Estos mismos estudios indican que los niveles de precipitación pluvial aumentaran en Norteamérica, lo cual causaría que las praderas fueran invadidas por arbustos y árboles aumentando así su capacidad de almacenar C, lo opuesto ocurriría en Europa y la Amazonia (Orrego 2003). En cuanto a la influencia del calentamiento global y las altas concentraciones de carbono de la atmosfera en los suelos Jackson y sus colaboradores en el 2002 realizaron un estudio en el cual calcularon regresiones lineales relacionando las precipitaciones medias anuales y el carbono orgánico del suelo contenido en el primer metro de suelo con vegetación de praderas y áreas cubiertas por arbustos y bosques. Las conclusiones de estos estudios indican que las praderas almacenan considerablemente más C en el suelo que las áreas con árboles y arbustos en condiciones de igual precipitación pluvial (Orrego 2003). Estos mismos investigadores intentaron determinar el efecto directo que tendría el posible cambio de vegetación en distintas zonas de la Tierra, para ello tomaron 6 coberturas pareadas de vegetación de pradera y praderas invadidas por especies leñosas durante los últimos 30 a 100 años, a lo largo de un gradiente de lluvia en el sureste de EEUU. Analizaron la relación existente entre el C ganado en la biomasa y el carbono orgánico del suelo perdido por la invasión de las especies leñosas. Encontraron una relación negativa entre la precipitación (200 a 1150mm anuales) y los cambios tanto de carbono orgánico del suelo como en el contenido de N, cuando las praderas fueron invadidas por vegetación leñosa. Las pérdidas de carbono orgánico del suelo en los sitios más húmedos no se compensaron con el C contenido en la biomasa de la vegetación lo cual indica una disminución en la capacidad de retención de carbono en estas zonas (Orrego 2003). En los bosques tropicales primarios varios estudios realizados en Malasia y Barro Colorado (Panamá) encontraron que se han presentado disminuciones en las tasas de crecimiento de un alto porcentaje de las especies, hecho atribuible a la disminución en la precipitación total y a incrementos en la temperatura mínima diaria (ver grafico 3) (Freeley 2010). Además según Freeley (2010) Clark en el 2009 demostró que la tasa de crecimiento arbórea en la zona tropical disminuye con la disminución de la precipitación y el aumento del estrés hídrico (ver grafico 4). Grafico 3: tasa de crecimiento relativa frente a temperatura mínima diaria: Predicción de impactos por cambios climáticos en los bosques tropicales Grafico 4: tasa de crecimiento anual frente a precipitación y tasa de precipitación mensual frente a precipitación mensual: Predicción de impactos por cambios climáticos en los bosques tropicales Bosques tropicales y las políticas del cambio climático Las políticas sobre este problema en particular han variado constantemente a través de los años analizaremos brevemente cada una de las posturas y decisiones tomadas a través de las diferentes conferencias realizadas. El tema del cambio climático fue introducido en la geopolítica en medio de la convención de Viena que se llevo a cabo en el año de 1985 en ella se tomaron medidas y compromisos para evitar la destrucción de la capa de ozono atmosférico. Luego en el Protocolo de Montreal realizado en 1987 se establecieron metas físicas para la reducción de los gases que destruyen la capa de ozono, en el año de 1992 se establece La Cumbre de Rio de Janeiro en donde el tema central fue el cambio climático allí se firma la convención Marco de Cambio Climático, se emplea el mecanismo de Implementación conjunta (IC) y se permite la negociación URE de CO2. Luego en la Primera conferencia de las partes en 1995 se pactan las actividades implementadas conjuntamente y finalmente en la Tercera sesión de la conferencia de las partes sobre cambio climático en 1997 se promulgo el protocolo de Kioto en el cual se establecen reducciones obligatorias de emisiones de CO2 además de crearse el Mecanismo de Desarrollo limpio (MDL) Bibliografía Vallejo, A. 2009. Introducción a la estimación de biomasa y carbono en biomasa. Curso formulación de proyectos MDL Forestal y bioenergía, Buenos Aires Argentina, 16-19 de febrero del 2009. Freeley, K. 2010. Predicción de impacto por cambios climáticos en los bosques tropicales. Fairchild Tropical Botanic Graden, Florida International University, Miami FL USA. Quinto, H. 2010. Dinámica de la biomasa aérea en bosques primarios de Colombia y su relación con la precipitación y la latitud. Tesis de postgrado. Maestría en bosques y conservación ambiental, Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Medellín, Colombia. 75p. Orrego, S.A. 2003. Medición de la captura de carbono en ecosistemas forestales de Colombia: Contribuciones para la mitigación del cambio climático. Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, Departamento de Ciencias Forestales y Centro Andino para la Economía en el medio ambiente, Bogotá. 314p