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Nov 06, 2023

El mapeo revela: los estanques de castores con más sedimentos almacenan más nitrógeno

Los investigadores midieron el tamaño, la forma y la profundidad y analizaron el suelo y el agua

Los investigadores midieron el tamaño, la forma y la profundidad y analizaron la química del suelo y el agua de un sistema de estanques de castores en las montañas Bear River, al norte de Salt Lake City.

Crédito: Desneiges Murray

Los estanques de castores contienen nitrógeno, un nutriente esencial que puede convertirse en un contaminante cuando hay demasiado. Los administradores de tierras necesitan saber si los estanques de castores almacenan o liberan nitrógeno, pero las pruebas químicas pueden ser costosas. Un nuevo estudio muestra cómo el mapeo simple de la profundidad y el sedimento de un estanque de castores puede indicar a los administradores si se trata de una fuente o sumidero de nitrógeno.

El estudio fue publicado en el Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, que publica investigaciones sobre las interacciones entre los procesos biológicos, geológicos y químicos en los ecosistemas de la Tierra.

El nitrógeno se usa en fertilizantes sintéticos y se encuentra naturalmente en el estiércol, por lo que el pastoreo y la agricultura han agregado contaminación por nitrógeno a los ríos en el oeste de EE. UU., causando eutrofización río abajo. Estudios anteriores han encontrado que el nitrógeno puede ser más alto o más bajo aguas abajo de los estanques de castores. Pero pocos estudios han examinado de cerca lo que sucede con el nitrógeno dentro de un estanque de castores, dejando abierta la cuestión de si los estanques de castores tienden a ser buenos o malos para la contaminación por nitrógeno y si los castores deben reintroducirse en el ecosistema.

"Depende del río, pero para sitios como el que estudiamos, reintroducir castores podría ser una buena decisión", dijo Desneiges Murray, un biogeoquímico que dirigió el estudio mientras estaba en la Universidad Estatal de Utah. (Ella ahora está en la Universidad de New Hampshire). "Estos ecosistemas evolucionaron con los castores en primer lugar. Entonces, los efectos combinados de menos erosión, mejor resistencia a los incendios forestales, más almacenamiento de agua durante las sequías y ahora el beneficio de largo almacenamiento de nitrógeno a largo plazo: hay muchas razones por las que los humanos deberían facilitar la recolonización de los castores en sus hábitats naturales".

Sitio de campo del complejo de castores de Murray en las montañas Bear River, visto desde arriba en un collage de imágenes, con arroyos que fluyen desde la parte superior. El estanque retuvo alrededor del 15% de la escorrentía de nitrógeno que fluía con el arroyo en la zona de remanso con bajo contenido de oxígeno.

Crédito: Desneiges Murray

Durante los años 1600 a 1800, entre 25 y 160 millones de castores fueron cazados hasta casi la extinción en los Estados Unidos contiguos. A fines de la década de 1980, se habían recuperado entre 6 y 12 millones de castores; Hoy en día, se están realizando esfuerzos para reintroducir castores en los Estados Unidos, con éxito y popularidad variables.

El nuevo estudio mapea zonas dentro de un sistema de estanques de castores, llamado complejo, ubicado en las montañas Bear River al norte de Salt Lake City. Murray y sus coautores definieron cinco zonas basadas en el flujo de agua, la profundidad del estanque y el espesor del sedimento y el tamaño del grano. Recopilaron datos sobre la cantidad de nitrógeno y oxígeno que había en el agua en diferentes zonas, recolectaron muestras de sedimentos de estanques y tomaron muestras largas de sedimentos para analizar los cambios de nutrientes a lo largo del tiempo. Luego mapearon todo, prestando especial atención a la relación entre la profundidad del sedimento y la profundidad del agua.

"Este nuevo enfoque de observar las unidades geomórficas dentro de un complejo de castores será útil para comprender por qué los castores redujeron el nitrógeno, los metales pesados ​​o el drenaje ácido de las minas", dijo Emily Fairfax, hidróloga y autodenominada "castoróloga". si eso fuera algo" en la Universidad Estatal de California-Islas del Canal. Fairfax no participó en el estudio.

La mayor parte del nitrógeno ingresa a los estanques de castores como nitrógeno disuelto y en partículas. Una vez en los sedimentos del estanque, el nitrógeno puede sufrir transformaciones químicas en otras formas, como amonio, gas nitrógeno inerte o gas dióxido de nitrógeno reactivo, que pueden degradar el ozono en la atmósfera.

Los investigadores encontraron que el estanque de castores almacenaba hasta el 15% del nitrógeno que ingresaba, principalmente en los sedimentos de la zona de remanso. La zona de remanso tiene sedimentos ricos en materia orgánica más gruesos y las bajas concentraciones de oxígeno necesarias para que el nitrógeno se convierta en gas nitrógeno inerte, que se puede almacenar. Otras zonas, con menos sedimentos o más oxígeno, no pudieron almacenar tanto nitrógeno. Es la primera correlación de este tipo entre la geomorfología a pequeña escala de un estanque de castores y el nitrógeno, y abre la puerta a nuevas formas de evaluar los nutrientes en los estanques de castores.

Una gran conclusión para Murray es que mapear las zonas de los estanques de castores es una herramienta poderosa en sí misma: los administradores de tierras podrían omitir los análisis químicos si solo buscan una estimación del ciclo del nitrógeno. Los estanques con sedimentos ricos en materia orgánica más gruesos y aguas poco profundas con poco oxígeno tienen más probabilidades de almacenar nitrógeno; Los estanques que se mueven más rápido con más oxígeno y menos sedimentos tienen más probabilidades de liberar nitrógeno.

"Los experimentos que realizamos son difíciles, requieren mucho tiempo y son costosos", lo que hace que el mapeo sea una alternativa más simple y económica, dijo Murray. "Esta estrecha relación que encontramos entre la forma de un estanque de castores y su química es realmente convincente, y esas son mediciones básicas que cualquier persona con experiencia en ciencias podría realizar".

La nueva investigación es un estudio de caso de un sitio específico, pero Fairfax cree que el enfoque de mapeo será útil dondequiera que se encuentren castores.

"Han identificado las zonas importantes para la desnitrificación y el procesamiento de nutrientes, y eso tiene mucho potencial porque los castores no construyen exactamente las mismas represas", dijo Fairfax. También destacó la importancia de los estudios locales.

"Las políticas no cambiarán a menos que los tomadores de decisiones vean los datos locales", dijo Fairfax. "No he visto muchos estudios sobre el impacto de los castores en las cargas de nutrientes en Occidente, por lo que este es un estudio de caso realmente valioso para agregar a la literatura".