Óxidos de hierro en suelos de manglares impulsan el secuestro de carbono

Los minerales actúan como estabilizadores del carbono orgánico del suelo, evitando la liberación de gases de efecto invernadero; pero estos ecosistemas, conocidos como “bosques de carbono azul”, vienen sufriendo degradación con el cambio en el uso del suelo

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – Usando un enfoque inédito, los investigadores lograron comprender mecanismos que pueden estar ayudando a los suelos anegados de áreas costeras, como los manglares, a retener carbono de manera más eficiente. Al comprender este proceso, el estudio abre un abanico de oportunidades en la búsqueda de herramientas para enfrentar los impactos negativos del cambio climático provocado por la acción humana sobre el uso del suelo.

Los manglares son reconocidos por la ciencia como uno de los ecosistemas más eficaces en la captura de gases de efecto invernadero en el mundo, superando incluso a las selvas tropicales, como la Amazonía. Hasta ahora, esa capacidad se atribuía principalmente a la ausencia de oxígeno en esos ambientes, lo que retrasa la descomposición de la materia orgánica y, en consecuencia, la liberación del dióxido de carbono (CO₂).

El estudio, publicado en la Nature Communications, revela que los óxidos de hierro de baja cristalinidad (entre ellos ferrihidrita y lepidocrocita) encontrados en los manglares actúan como estabilizadores del carbono orgánico del suelo. Protegen las fracciones más inestables –llamadas lábiles, en el lenguaje de la biogeoquímica–, que de otra manera estarían vulnerables a la descomposición biológica, provocando la liberación de CO₂.

Cuando ocurre un cambio en el uso del suelo, ya sea para la construcción de tanques de camarones o para pastizales (situaciones registradas en las áreas analizadas en la investigación), se produce una alteración drástica en el ambiente geoquímico, lo que conduce a la oxidación o acidificación del suelo. Esto promueve la transformación de los minerales óxidos de hierro menos cristalinos en formas más cristalinas, menos eficaces en la estabilización del carbono orgánico.

La cristalinidad se refiere a la forma en que los átomos están organizados, dispuestos de manera repetitiva y ordenada. Crea una estructura tridimensional que afecta las propiedades físicas y químicas del material.

“Nuestro estudio trae innovaciones importantes. Una de ellas está en la metodología que creamos. Usamos técnicas ya establecidas, pero que, en una secuencia innovadora, nos permitieron inferir la importancia del hierro en la estabilización del carbono. Otro punto destacado fue poder demostrar el mecanismo involucrado en la protección de las fracciones más lábiles de la materia orgánica”, explica a la Agência FAPESP el investigador Francisco Ruiz, del Departamento de Ciencia del Suelo de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidade de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil.

El grupo trabajó con espectroscopía en el infrarrojo, que estudia las interacciones entre la materia y la radiación; con análisis térmico (TG-DSC, por sus siglas en inglés para thermogravimetric-differential scanning calorimetry) y con extracción química selectiva para evaluar muestras del estuario Mocajuba-Curuçá, en el estado brasileño de Pará, al este de la desembocadura del río Amazonas.

Primer autor del artículo publicado en la revista científica Nature Communications, Ruiz tiene una beca de la FAPESP, que también apoyó el trabajo a través del Centro de Investigación para la Innovación en Gases de Efecto Invernadero (RCGI) y del Centro de Investigación en Carbono en la Agricultura Tropical (CCARBON).

Orientador de Ruiz y autor correspondiente, el ingeniero agrónomo Tiago Osório Ferreira considera que los resultados son “una ruptura de paradigma”.

“El estudio avanza en la comprensión real de cómo los suelos de los manglares funcionan como sumideros de carbono en un escenario relevante de cambios climáticos y búsqueda de estrategias para mitigar sus efectos. Cuando entendemos los procesos detrás de la estabilización, es posible vislumbrar qué tipo de uso del suelo es más o menos nocivo, además de la posibilidad de potenciar o frenar determinados mecanismos para lograr una estabilización del carbono más eficiente y una menor emisión de gases de efecto invernadero”, afirma el profesor de la Esalq-USP.

Con más de 25 años investigando áreas de manglares, Ferreira coordina actualmente el proyecto “BlueShore – Bosques de Carbono Azul para la mitigación de cambios climáticos offshore”, desarrollado en el ámbito del RCGI. Entre los objetivos de la iniciativa están el estudio de los mecanismos de secuestro y estabilización de carbono en los suelos y la creación de un índice de salud del suelo para clasificar regiones más o menos degradadas, además de analizar cómo la biodiversidad de los manglares responde a mayores concentraciones de CO₂.

Importancia para el planeta

Los manglares son llamados “bosques de carbono azul” por su característica de sumidero. Las emisiones derivadas de la pérdida de vegetación de manglares en la llamada “Amazonía Legal”, por ejemplo, podrían representar hasta tres veces más que las registradas en un área equivalente de selva; es decir, detener la deforestación de este ecosistema evitaría emisiones de CO₂ del orden de 1,228 toneladas por hectárea (más informaciones en el artículo The inclusion of Amazon mangroves in Brazil’s REDD+ program).

La Amazonía Legal es un área que abarca los nueve estados donde ocurre el bioma amazónico, creada por el gobierno brasileño con fines de desarrollo regional.

Para promover la concientización sobre la importancia de estos ecosistemas costeros y la necesidad de su protección, las Naciones Unidas instituyeron el 26 de julio como Día Mundial de Protección de los Manglares.

Brasil tiene la segunda mayor área de manglar del mundo –cerca de 1.4 millones de hectáreas a lo largo de la franja costera– y cuenta con el mayor tramo continuo, situado entre los estados de Amapá y Maranhão. Se estima, sin embargo, que el 25 % de los manglares en todo el país han sido destruidos desde comienzos del siglo XX, proceso que puede acelerarse por el aumento del nivel del mar, el cambio climático y la mayor frecuencia de eventos extremos, además de la deforestación y la expansión urbana.

Recolección de suelo y gases en un área de manglar convertida en pastizal (foto: Angelo Fraga Bernardino/Universidade Federal do Espírito Santo)

Cerca de 500 mil brasileños dependen directamente de los recursos de estos ecosistemas para su supervivencia, incluyendo pescadores artesanales, recolectores de mariscos y extractivistas. Con una amplia biodiversidad –más de 770 especies de fauna y flora–, estas áreas también tienen importancia para la pesca, al ser la etapa inicial de desarrollo de varios tipos de peces.

“El problema no está en la recolección del cangrejo o en el extractivismo, sino en la ruptura del equilibrio biogeoquímico cuando ocurre la remoción de vegetación o un cambio inadecuado del uso del suelo. En ese sentido, la investigación también arroja luz sobre la importancia de la conservación y del control del uso del suelo en los manglares”, añade Ferreira.

El estudio advierte que los esfuerzos de restauración de estos ecosistemas deben ir más allá de la reforestación, incorporando estrategias innovadoras para restablecer el equilibrio geoquímico del suelo. La recuperación natural de los minerales de los suelos de manglares suele ser lenta, principalmente a causa de la erosión y la degradación.

Construcción de conocimiento

Ruiz destaca que, en la ciencia de suelos bien drenados, como los de bosques, las técnicas usadas en el trabajo se aplican con más frecuencia que en regiones de suelos anegados. “Para los manglares, estamos en el inicio de las evaluaciones de esa interacción del hierro con el carbono. Comencé a dedicarme al análisis de mecanismos de estabilización en las interacciones organominerales al estudiar los tecnosuelos”, cuenta el investigador.

Durante la maestría y el doctorado, Ruiz trabajó con tipos de suelos construidos (tecnosuelos) capaces de recuperar áreas degradadas. Recibió el Premio Tesis Destacada USP, en Ciencias Agrarias, y el Premio Capes de Tesis – Edición 2024 (mención honorífica Ciencias Agrarias I), promovido por la Coordinación de Perfeccionamiento de Personal de Nivel Superior, organismo federal vinculado al Ministerio de Educación.

El artículo Iron’s role in soil organic carbon (de)stabilization in mangroves under land use change puede leerse en www.nature.com/articles/s41467-024-54447-z.