Cuando imaginamos un planeta saludable, una de las primeras cosas en nuestra mente podría ser la imagen de una selva exuberante. Los árboles ayudan a absorber el dióxido de carbono de la atmósfera, y en el proceso no solo almacenan el carbono en su madera, sino que además liberan el oxígeno que respiramos a cambio. Los bosques tropicales son particularmente buenos en esto, ya que contienen algunas de las reservas de carbono más grandes de la Tierra en sus enormes troncos, raíces y suelos. Sin embargo, dada la predicción de que los eventos de resequedad ocurrirán con más frecuencia en los trópicos debido al cambio climático, algunos científicos están preocupados por cómo responderán los depósitos de carbono subterráneos de estos bosques. Un grupo del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) organizó el experimento Panama Rainforest Changes with Experimental Drying (PARCHED) para averiguarlo.

“El principal interés que tenemos es entender cómo esta resequedad afectará el almacenamiento de carbono en las selvas tropicales”, dijo Daniela Cusack, profesora asociada de Colorado State University e investigadora asociada de STRI. En 2015, Cusack organizó el experimento PARCHED para probar los efectos del secado crónico en bosques tropicales dentro del Monumento Natural Barro Colorado ubicado en el Canal de Panamá.

El equipo de campo, dirigido por Cusack y el becario postdoctoral Lee Dietterich, instaló una serie de estructuras para evitar que hasta el 70% de la lluvia llegara al suelo en ciertas parcelas de bosque en cuatro sitios con distintos niveles de lluvia y fertilidad. Pretendían simular los efectos de la resequedad crónica, cuando los bosques experimentan reducciones en las precipitaciones durante la estación húmeda o durante todo el año.

“Sabemos que estos fenómenos de resequedad son cada vez más frecuentes, por lo que estamos tratando de mejorar nuestra comprensión empírica e incorporar esto a modelos de ecosistemas para predecir mejor cómo responderán los bosques tropicales a los cambios en la precipitación”, dijo Amanda Longhi Cordeiro, candidata a doctorado de Colorado State University durante una visita de campo a una de las parcelas de bosque.

Ese día en el campo, insertó una cámara especial, llamada minirizotrón, en un túnel en el suelo. Las imágenes aparecieron en una aplicación de su teléfono celular, lo que permitió al equipo de PARCHED observar las raíces hasta un metro de profundidad sin perturbar el sitio. Los sitios infértiles tienden a tener una mayor biomasa de raíces, especialmente en suelos superficiales, porque las raíces exploran un área más amplia en busca de nutrientes, en comparación con las raíces en suelos fértiles. En virtud de tener más raíces, los suelos infértiles también pueden almacenar más carbono, según lo publicado en dos estudios en coautoría de Cusack con datos de más de 50 sitios en las tierras bajas de Panamá.

“Con la resequedad, las raíces probablemente crecerán a mayor profundidad en el suelo (en busca de agua)”, dijo Gabriela Quesada, ex pasante de PARCHED y estudiante de doctorado en la University of South Florida que estuvo en el campo ese día con Longhi Cordeiro.

Ese día recolectaron muestras de suelo, raíces, hojas y tallos de árboles para análisis en el laboratorio y midieron la humedad y la temperatura del suelo a diferentes profundidades.

Al prestar atención a todos estos diferentes componentes de los suelos tropicales, el equipo espera determinar si estos suelos continuarán almacenando grandes cantidades de carbono frente a los fenómenos de resequedad crónica, y si estas respuestas variarán entre los diferentes tipos de bosques tropicales.

“Esto podría indicar qué tipos de bosques tropicales serán más resistentes y cuáles serán más vulnerables al cambio climático”, dijo Cusack.

Con los datos recopilados durante cinco años de secado artificial (y tres años de datos de referencia), el equipo de PARCHED encontró algunas respuestas. En 2022, un estudio de PARCHED publicado en Biogeochemistry descubrió que la resequedad crónica redujo el carbono orgánico disuelto en los suelos y, en consecuencia, también redujo la biomasa microbiana y la actividad de descomposición. En seguimiento a esto, un estudio publicado en 2023 en Soil Biology & Biochemistry halló grandes cambios en la composición de la comunidad microbiana con resequedad crónica en suelos infértiles de selva tropical, con las comunidades mutando hacia un "microbioma de sequía" (es decir, una comunidad microbiana más adaptada a condiciones secas). En contraste, la comunidad microbiana en la selva tropical más fértil fue más resistente y no cambió con la resequedad.

El último artículo del equipo, publicado en abril de 2023 en Global Biogeochemical Cycles encontró que, en general, la resequedad crónica está cambiando el ciclo del carbono del suelo en los cuatro tipos de bosques estudiados. Sin embargo, la respuesta varió según la fertilidad del suelo, de modo que solo los suelos más fértiles tuvieron grandes pérdidas de carbono con la resequedad, y los suelos más húmedos e infértiles tuvieron pérdidas menores de carbono. Estos resultados variables reflejan el cambio en la comunidad microbiana del suelo en el estudio anterior. En general, las diferencias en la fertilidad del suelo entre las selvas tropicales parecen desempeñar un papel importante en la forma en que el ciclo del carbono, el ciclo de nutrientes y las comunidades microbianas responderán a la resequedad climática.

Un proyecto relacionado dirigido por el investigador asociado de STRI, Andrew Nottingham, sometió los suelos de los bosques tropicales de Panamá a un calentamiento artificial y descubrió que las emisiones de dióxido de carbono aumentaron drásticamente, superando con creces sus expectativas. Sus resultados fueron publicados en Nature Microbiology. El experimento de calentamiento coincide con uno de los sitios PARCHED, y los equipos de ambos proyectos esperan colaborar en un experimento que combine calentamiento y resequedad en el futuro.

Si la resequedad crónica hace que el carbono almacenado se libere de algunos suelos de la selva tropical, aumentando la cantidad presente en la atmósfera, los efectos del cambio climático podrían volverse aún más extremos.

“Los suelos retienen más carbono que las plantas y la atmósfera en conjunto, por lo que entender cómo reaccionarán al cambio climático ayudará a reducir la incertidumbre en las predicciones de los modelos sobre la retroalimentación entre los bosques y el clima”, dijo Longhi Cordeiro.