La contaminación y el cambio climático modifican los procesos del nitrógeno deteriorando los ecosistemas costeros

“La simbiosis entre contaminación y cambio climático modifican los procesos biogeoquímicos del nitrógeno alterando sus concentraciones, las variables fisicoquímicas, los ciclos estacionales y como consecuencia, deterioran los ecosistemas costeros”.

Esta es la principal conclusión alcanzada por Regina Temiño Boes en su Tesis Doctoral “Anthropogenic alteration of the nitrogen cycle in coastal waters: Case studies from the Mediterranean Sea and the Gulf of Mexico”, dirigida por la subdirectora del IIAMA-UPV, Inmaculada Romero Gil y por el profesor de la Universidad Veracruzana (México), Rabindranarth Romero López.

La investigación parte de la realidad de que a diferencia del ciclo del carbono que se ha estudiado con mucho detenimiento en las últimas décadas, la alteración del ciclo del nitrógeno no se ha analizado con detalle y todavía se desconocen sus efectos, a pesar de ser el segundo ciclo biogeoquímico más importante.

“En 2009 un estudio determinó la alteración del ciclo del nitrógeno, como uno de los tres límites planetarios que ya habían sobrepasado la zona sostenible”

“Lo único que conocemos a ciencia cierta es que estamos alterando de manera muy rápida este ciclo desde hace décadas. En 2009 se publicó en la revista Nature un estudio que determinó la alteración del ciclo del nitrógeno como uno de los tres límites planetarios -junto con la pérdida de biodiversidad y el cambio climático-, que ya habían sobrepasado la zona sostenible y cuyo desequilibrio podía acarrear graves consecuencias para el planeta”, afirma la autora del estudio doctoral, Regina Temiño.  

Por ello, la investigación busca determinar cómo la actividad antrópica, tanto a través de la contaminación como del cambio climático, modifica el ciclo del nitrógeno en dos emplazamientos costeros como el Mar Mediterráneo y el Golfo de México.

“Las demarcaciones costeras son zonas de alta diversidad ecológica y cuentan con ecosistemas muy dinámicos, teniendo un papel fundamental en el ciclo global del nitrógeno”

“Las demarcaciones costeras son zonas de alta diversidad ecológica y cuentan con ecosistemas muy dinámicos. Su papel en el ciclo global del nitrógeno es fundamental, y debido a la creciente urbanización de las costas se están destruyendo rápidamente”, señala Regina Temiño.

Particularmente, se seleccionaron estas dos zonas de estudio debido a sus diferencias en el ámbito ecológico, social y económico.

“Por ejemplo, los manglares únicamente se encuentran en el Golfo de México, mientras que en España los vertidos directos están muy regulados y controlados, y el agua residual que se vierte al mar se trata previamente, a diferencia de México donde no existe un control tan exhaustivo y se vierten grandes cantidades de agua sin tratar”, destaca la investigadora del IIAMA durante su etapa doctoral.

Casos de estudio y conclusiones

Para realizar la tesis doctoral se han utilizado y desarrollado diferentes metodologías para el análisis de la alteración del nitrógeno en las costas. Por un lado, en el Mar Mediterráneo se aplicó un modelo biogeoquímico simple para evaluar la nitrificación. Además se utilizaron redes neuronales artificiales para conocer las tendencias de nitrógeno inorgánico disuelto bajo los efectos del cambio climático.

“En el Golfo de México, debido a que no se disponía de mucha información, se desarrolló un método basado en “Grey clustering” que está diseñado para sacar conclusiones cuando la información disponible es escasa”

Por su parte, en el Golfo de México, debido a que no se disponía de mucha información, se desarrolló un método basado en “Grey clustering” que está diseñado para sacar conclusiones cuando la información disponible es escasa. Además, también se utilizaron métodos estadísticos comunes (análisis de cluster, test de Mann-Kendall…) en una zona específica en la que la información disponible era mayor.

“En el Mar Mediterráneo existan zonas prístinas que sirven de referencia para conocer las concentraciones y procesos del nitrógeno en condiciones naturales y se pueden comparar las zonas contaminadas con las de referencia. Además, también hemos evaluado los posibles efectos del cambio climático mediante el estudio del efecto de la temperatura y la precipitación en las concentraciones y procesos del nitrógeno”, explica la Dra. Temiño Boes.

Sin embargo, en la zona de México no existe zona de referencia, o no se tienen datos de ella, por lo que las concentraciones de nitrógeno no pueden evaluarse con una referencia natural lo que dificulta el estudio del efecto del cambio climático. Por este motivo, la tesis doctoral desarrolla una metodología basada en “Grey clustering” para evaluar la contaminación de nitrógeno en zonas donde no existe gran cantidad de datos.

“Este método innovador es muy útil para aplicarlo en países en los que no se tienen muchos registros de contaminación, no se monitorea con gran frecuencia o no se dispone de grandes recursos económicos para muestrear”, explica la investigadora Temiño Boes.

“Las diferencias geomorfológicas, ecológicas y socio-económicas de las zonas de estudio determinan los aspectos del ciclo del nitrógeno que se pueden estudiar y las herramientas que pueden emplearse”.

Como conclusión general considera que las diferencias geomorfológicas, ecológicas y socio-económicas de las zonas de estudio determinan los aspectos del ciclo del nitrógeno que se pueden estudiar y las herramientas que pueden emplearse.

“Las herramientas metodológicas desarrolladas proporcionan una guía eficaz para abordar el estudio de la alteración del ciclo del nitrógeno en las costas de una manera científicamente robusta. Ya sabemos que lo hemos modificado tanto que no es sostenible continuar de esta manera, por lo que se debe estudiar en profundidad cómo lo alteramos, cuales son las consecuencias y cómo frenarlo”, concluye resaltando Regina.