Carbono almacenado en ecosistemas costeros y marinos
Formas en que un hábitat de carbono azul puede influir en la concentración de carbono y el secuestro futuro de carbono en un hábitat de carbono azul adyacente [1]
Los científicos están buscando formas de desarrollar aún más el potencial de carbono azul de los ecosistemas. [4] Sin embargo, la eficacia a largo plazo del carbono azul como solución para eliminar el dióxido de carbono está en debate. [5] [4] [6]
También se utiliza el término carbono azul profundo y se refiere al almacenamiento de carbono en las aguas profundas del océano. [7]
Definición
El IPCC define el carbono azul como “flujos y almacenamiento de carbono impulsados biológicamente en sistemas marinos que son susceptibles de gestión”. [2] : 2220
El carbono azul costero se centra en la "vegetación enraizada en la zona costera, como marismas , manglares y praderas marinas ". A las praderas marinas, las marismas y los manglares se los denomina a veces "bosques azules", en contraste con los "bosques verdes" terrestres. [9] [10]
El carbono azul profundo se encuentra en alta mar , fuera de las jurisdicciones nacionales. [11] Incluye el carbono contenido en " las aguas de la plataforma continental , las aguas de aguas profundas y el fondo marino debajo de ellas" y constituye el 90% de todo el carbono oceánico. [12] El carbono azul profundo generalmente se considera "menos manejable" y desafiante debido a la falta de datos "relacionados con la permanencia de sus depósitos de carbono". [3] : 764
Papel en el contexto del cambio climático
El término carbono azul fue acuñado en 2009. [13] [8] En ese momento, el término fue acuñado para destacar que los ecosistemas costeros con vegetación tienen una contribución desproporcionadamente grande al secuestro global de carbono . [8] Otros usan el término para describir el carbono capturado por todo el océano, no solo los ecosistemas costeros. [14] El papel del carbono azul en la mitigación y adaptación al cambio climático ha alcanzado ahora prominencia internacional. [8]
Los manglares, las marismas y las praderas marinas pueden almacenar carbono y son sumideros de carbono muy eficientes . Capturan el CO2 de la atmósfera secuestrando el carbono en los sedimentos subyacentes, en la biomasa subterránea y subterránea y en la biomasa muerta. [15]
Una de las principales preocupaciones en relación con el carbono azul es que la tasa de pérdida de estos importantes ecosistemas marinos es mucho mayor que la de cualquier otro ecosistema del planeta, incluso en comparación con las selvas tropicales . Las estimaciones actuales sugieren una pérdida de entre el 2 y el 7 % anual, lo que no solo supone una pérdida de secuestro de carbono, sino también de hábitat importante para la gestión del clima, la protección costera y la salud. [16]
Estimaciones del valor económico de los ecosistemas de carbono azul por hectárea. Basado en datos de 2009 de UNEP/GRID-Arendal. [17] [18]
A medida que se alteran y reducen los hábitats que secuestran carbono, esa cantidad almacenada de carbono se libera a la atmósfera, lo que continúa con el ritmo acelerado actual del cambio climático . Los impactos en estos hábitats a nivel mundial liberarán directa e indirectamente el carbono previamente almacenado, que había sido secuestrado en los sedimentos de estos hábitats. Se observan disminuciones en los hábitats costeros con vegetación en todo el mundo.
Es difícil cuantificar las tasas de disminución, sin embargo los investigadores han estimado mediciones que indican que si los ecosistemas de carbono azul continúan disminuyendo, por diversas razones, entre el 30 y el 40 % de las marismas y los pastos marinos y aproximadamente el 100 % de los manglares podrían desaparecer en el próximo siglo. [19]
Entre las razones de la disminución de los manglares, las praderas marinas y los pantanos se encuentran los cambios en el uso de la tierra, los efectos relacionados con el clima y la sequía, las represas construidas en las cuencas hidrográficas, la convergencia hacia la acuicultura y la agricultura, el desarrollo de la tierra y el aumento del nivel del mar debido al cambio climático. El aumento de estas actividades puede provocar una disminución significativa de la disponibilidad de hábitat y, por lo tanto, un aumento del carbono liberado por los sedimentos.
A medida que se intensifiquen los efectos antropogénicos y el cambio climático, la eficacia de los sumideros de carbono azul disminuirá y las emisiones de CO2 aumentarán aún más. Actualmente, no hay datos sólidos sobre las tasas de liberación de CO2 a la atmósfera; sin embargo, se están realizando investigaciones para recopilar mejor información para analizar las tendencias. La pérdida de biomasa subterránea (raíces y rizomas) permitirá que se emita CO2, lo que convertirá estos hábitats en fuentes en lugar de sumideros de carbono. [20]
Las investigaciones realizadas en los suelos de manglares del Mar Rojo han demostrado que el aumento de la carga de nutrientes en estos suelos no aumenta la mineralización de carbono y la consiguiente liberación de CO2. [ 22] No se ha comprobado que este efecto neutro de la fertilización sea cierto en todos los tipos de bosques de manglares. Las tasas de captura de carbono también aumentaron en estos bosques debido al aumento de las tasas de crecimiento de los manglares. En los bosques con aumentos de la respiración también se observaron aumentos en el crecimiento de los manglares de hasta seis veces la tasa normal. [23]
Las marismas intermareales se pueden encontrar en todo el mundo, desde el Ártico hasta los subtrópicos, en zonas costeras. Son ecosistemas intermareales dominados por vegetación herbácea . En los trópicos, las marismas son reemplazadas por manglares como vegetación costera dominante. [24]
Las marismas tienen una alta productividad, con una gran porción de producción primaria en biomasa subterránea. [24] Esta biomasa subterránea puede formar depósitos de hasta 8 m de profundidad. [24] Las marismas proporcionan un hábitat valioso para plantas, aves y peces juveniles, protegen el hábitat costero de las mareas de tormenta y las inundaciones, y pueden reducir la carga de nutrientes a las aguas costeras. [25] De manera similar a los hábitats de manglares y pastos marinos, las marismas también sirven como importantes sumideros de carbono . [26] Las marismas secuestran C en la biomasa subterránea debido a las altas tasas de sedimentación orgánica y descomposición dominada por anaeróbicos . [26] Las marismas saladas cubren aproximadamente de 22.000 a 400.000 km 2 a nivel mundial, con una tasa estimada de enterramiento de carbono de 210 g C m −2 año −1 . [24]
Las marismas pueden no ser extensas en todo el mundo en relación con los bosques, pero tienen una tasa de enterramiento de C que es más de 50 veces más rápida que las selvas tropicales. Las tasas de enterramiento se han estimado en hasta 87,2 ± 9,6 Tg C año −1 , que es mayor que la de las selvas tropicales, 53 ± 9,6 Tg C año −1 . [20] Desde el siglo XIX, las marismas han sido perturbadas debido al desarrollo y a la falta de comprensión de su importancia. La disminución del 25% desde entonces ha llevado a una disminución en el área potencial de sumidero de C junto con la liberación de C que alguna vez estuvo enterrado. Las consecuencias de un hábitat de pantano cada vez más degradado son una disminución en las reservas de C en los sedimentos, una disminución en la biomasa vegetal y, por lo tanto, una disminución en la fotosíntesis que reduce la cantidad de CO2 absorbido por las plantas, la falla del C en las hojas de las plantas para ser transferido al sedimento, posible aceleración de los procesos erosivos debido a la falta de biomasa vegetal y aceleración de la liberación de C enterrado a la atmósfera. [20]
Las marismas han sido impactadas por los seres humanos durante siglos, incluyendo la modificación para el pastoreo, la producción de heno, la recuperación para la agricultura, el desarrollo y los puertos, los estanques de evaporación para la producción de sal, la modificación para la acuicultura , el control de insectos, la energía maremotriz y la protección contra inundaciones. [27] Las marismas también son susceptibles a la contaminación por petróleo, productos químicos industriales y, más comúnmente, la eutrofización . Las especies introducidas, el aumento del nivel del mar, la construcción de represas en los ríos y la disminución de la sedimentación son cambios adicionales a largo plazo que afectan el hábitat de las marismas y, a su vez, pueden afectar el potencial de secuestro de carbono. [28]
A nivel mundial, los manglares almacenaron 4,19 ± 0,62 Pg (IC 95%) de carbono en 2012, y Indonesia, Brasil, Malasia y Papúa Nueva Guinea representaron más del 50% de las reservas mundiales. [29] 2,96 ± 0,53 Pg de las reservas mundiales de carbono están contenidas en el suelo y 1,23 ± 0,06 Pg en la biomasa viva. [29] De estos 1,23 Pg, aproximadamente 0,41 ± 0,02 Pg están en la biomasa subterránea del sistema radicular y aproximadamente 0,82 ± 0,04 Pg están en la biomasa viva sobre el suelo. [29]
Se estima que la cobertura mundial de manglares estaba entre 83.495 km2 y 167.387 km2 en 2012, y que Indonesia contenía aproximadamente el 30% de toda la superficie mundial de manglares. [30] Los manglares son responsables de aproximadamente el 10% del enterramiento de carbono global, [31] con una tasa estimada de enterramiento de carbono de 174 g C m −2 año −1 . [32]
Los manglares, al igual que las praderas marinas, tienen potencial para retener grandes cantidades de carbono. Representan el 3% del carbono secuestrado a nivel mundial por los bosques tropicales y el 14% del carbono enterrado en los océanos costeros del mundo. [33]
Los manglares se ven perturbados naturalmente por inundaciones, tsunamis , tormentas costeras como ciclones y huracanes , rayos, enfermedades y plagas, y cambios en la calidad del agua o la temperatura. [32] Aunque son resistentes a muchas de estas perturbaciones naturales, son muy susceptibles a los impactos humanos, incluido el desarrollo urbano, la acuicultura , la minería y la sobreexplotación de mariscos, crustáceos, peces y madera. [34] [32] Los manglares brindan servicios ecosistémicos de importancia mundial y secuestro de carbono y, por lo tanto, son un hábitat importante para conservar y reparar cuando sea posible. [35] [36]
Las represas amenazan los hábitats al reducir la cantidad de agua dulce que llega a los manglares. La destrucción de los arrecifes de coral también influye en la salud del hábitat de los manglares, ya que estos reducen la energía de las olas a un nivel que los manglares toleran mejor.
Aunque las praderas marinas representan solo el 0,1% del área del fondo oceánico, representan aproximadamente el 10-18% del enterramiento total de carbono oceánico. [37] Actualmente, se estima que las praderas marinas globales almacenan hasta 19,9 Pg (gigatones o mil millones de toneladas) de carbono orgánico. [37] Se ha prestado mucha atención a cómo el cultivo de algas a gran escala en el océano abierto puede actuar como una forma de secuestro de carbono. [38] [39] Los estudios han demostrado que los bosques de algas marinas cercanos a la costa constituyen una fuente de carbono azul, ya que los detritos de las algas marinas son transportados por las corrientes de las olas hacia el océano medio y profundo, secuestrando así el carbono. [38] [40] [41] [42] [43]
El carbono se acumula principalmente en sedimentos marinos , que son anóxicos y, por lo tanto, preservan continuamente el carbono orgánico a escalas temporales de décadas y milenios. Las altas tasas de acumulación, el bajo nivel de oxígeno, la baja conductividad de los sedimentos y las tasas más lentas de descomposición microbiana fomentan el enterramiento y la acumulación de carbono en estos sedimentos costeros. [44]
En comparación con los hábitats terrestres, que pierden reservas de carbono en forma de CO2 durante la descomposición o por perturbaciones como incendios o deforestación, los sumideros de carbono marinos pueden retener el carbono durante períodos de tiempo mucho más largos. Las tasas de secuestro de carbono en las praderas marinas varían según la especie, las características del sedimento y la profundidad de los hábitats, pero en promedio la tasa de enterramiento de carbono es de aproximadamente 138 g C m −2 año −1 . [45]
Los hábitats de pastos marinos están amenazados por la eutrofización costera , el aumento de las temperaturas del agua de mar, [44] el aumento de la sedimentación y el desarrollo costero, [45] y el aumento del nivel del mar que puede reducir la disponibilidad de luz para la fotosíntesis . La pérdida de pastos marinos se ha acelerado en las últimas décadas, del 0,9% anual antes de 1940 al 7% anual en 1990, con aproximadamente 1/3 de la pérdida global desde la Segunda Guerra Mundial. [46] La disminución de los pastos marinos se debe a una serie de factores, entre ellos la sequía, los problemas de calidad del agua, las prácticas agrícolas, las especies invasoras, los patógenos, la pesca y el cambio climático. [47]
Los científicos fomentan la protección y la investigación continua de estos ecosistemas para el almacenamiento de carbono orgánico, un hábitat valioso y otros servicios ecosistémicos.
Se descubrió que las praderas marinas restauradas comenzaban a secuestrar carbono en los sedimentos en aproximadamente cuatro años. Este era el tiempo necesario para que la pradera alcanzara una densidad de brotes suficiente para provocar la deposición de sedimentos. [48]
Océano profundo
Carbono azul en los niveles costero, medio y profundo del océano [49]
Las capas más profundas del océano están muy insaturadas de CO2 y sus formas disueltas, ácido carbónico y bicarbónico, y sus sales. [50] A profundidades mayores de 3 km, el CO2 se licua y se hunde hasta el fondo marino debido a que tiene mayor densidad que el agua de mar circundante. Los modelos matemáticos han demostrado que el CO2 almacenado en sedimentos de aguas profundas más allá de los 3 km podría proporcionar un almacenamiento geológico permanente [51] incluso con grandes perturbaciones geomecánicas. El almacenamiento en aguas profundas puede presentar un sumidero potencial para grandes cantidades de CO2 antropogénico . [ 52] Otras técnicas de almacenamiento de carbono en aguas profundas que se están explorando actualmente incluyen el cultivo de algas y algas, la fertilización oceánica , el afloramiento artificial y el almacenamiento de basalto .
La terminología del carbono azul profundo se ha utilizado de pasada desde 2017. [53] El Ocean Frontier Institute la ha convertido en un elemento central de su participación en la COP27 . [54] Está invirtiendo importantes recursos en la investigación del carbono azul profundo. [55] En términos de secuestro neto de carbono nuevo, el carbono azul profundo ofrece un potencial estimado entre 10 y 20 veces mayor que el carbono azul costero para alcanzar objetivos de cero neto. [56] Todavía hay una falta de datos en esta área junto con preocupaciones financieras, ecológicas y ambientales. [55] Los avances en la investigación y las capacidades técnicas están aumentando el interés internacional en este tipo de almacenamiento. [57] [11] [58]
Proyectos de ejemplo
Microsoft y Running Tide firmaron un acuerdo de dos años en 2023 para eliminar hasta 12.000 toneladas de carbono a través de un sistema de eliminación de carbono basado en el océano. [59]
En Canadá, se está llevando a cabo un proyecto del Observatorio de Carbono del Atlántico Norte (NACO) para establecer una medición precisa de la capacidad del océano para seguir absorbiendo carbono, con especial énfasis en la capacidad azul profunda. [60] [61]
En Dinamarca, se está llevando a cabo el proyecto "Greensand", cuyo objetivo es capturar el carbono en su origen y depositarlo en las regiones de color azul profundo del Mar del Norte, creando un "cementerio de CO2 " . Se espera que el proyecto almacene hasta ocho millones de toneladas de CO2 al año para 2030. [62]
Un proyecto de restauración en Australia del Sur abarcará 2.000 ha (4.900 acres) de manglares, marismas y praderas marinas que se extienden a lo largo de 700 km (430 mi) en el golfo de San Vicente y el golfo Spencer en Australia del Sur . El proyecto también estudiará diversas posibilidades de asegurar la enorme extensión de los ecosistemas de carbono azul existentes. [63]
En Corea del Sur, las macroalgas se han utilizado como parte de un programa de mitigación del cambio climático. El país ha establecido el Cinturón Costero de Remoción de CO2 ( CCRB), que está compuesto por ecosistemas artificiales y naturales. El objetivo es capturar carbono utilizando grandes áreas de bosques de algas . [64]
La permacultura marina también fija carbono en proyectos de bosques de algas en alta mar en Tasmania y Filipinas, con un uso potencial desde los trópicos hasta los océanos templados. [65]
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