Cómo los incendios forestales cambian la química del suelo en un mundo cada vez más cálido

Estos cambios en los suelos quemados están mal monitoreados y rara vez se tienen en cuenta en los esfuerzos de recuperación posteriores al incendio o en las evaluaciones de riesgos, según un estudio publicado en Nature Reviews Earth & Environment.

El estudio, dirigido por científicos de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Colorado, encontró que se necesitan mejores técnicas para monitorear los cambios en el suelo y los ecosistemas circundantes. Este monitoreo mejorado podría informar las decisiones sobre cómo tratar el agua potable proveniente de áreas quemadas, apoyar la reforestación y proteger a los trabajadores contra las toxinas durante la limpieza, la reconstrucción o la revegetación.

"En nuestro estudio, combinamos la química orgánica e inorgánica, mientras que muchas investigaciones sobre incendios normalmente solo consideran un área temática", dijo la biogeoquímica del suelo Claudia Ávila, quien codirigió el estudio con Alandra López, Ph.D. '22, mientras que ambos investigadores eran académicos postdoctorales en el laboratorio del profesor Scott Fendorf de la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.

"Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares del suelo puede ayudar a explicar, por ejemplo, por qué beber agua de una cuenca impactada por un incendio forestal es repentinamente más tóxica, o por qué un bosque no regresa", dijo el químico de suelos de la Universidad Estatal de Colorado, Thomas Borch., autor principal del estudio.

Impactos climáticos y ecosistémicos

La revisión destaca la evidencia de estudios recientes que sugieren que los incendios forestales pueden liberar a la atmósfera más dióxido de carbono de lo previsto, que calienta el planeta. Es posible que los restos de madera quemada y otros materiales orgánicos parecidos al carbón, conocidos como carbono negro, no atrapen el dióxido de carbono durante largos períodos, como esperaban los científicos.

"El carbono que ha pasado por los incendios forestales y se convierte en carbono negro puede en realidad convertirse en dióxido de carbono por acción de los microbios más fácilmente de lo que se pensaba", dijo Fendorf, profesor Terry Huffington en Stanford.

"Desde una perspectiva climática, todavía no entendemos bien cuánto del carbono que queda después de un incendio tiene el potencial de transformarse en gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono", dijo Borch, que trabajó en el laboratorio de Fendorf como becario postdoctoral hace 20 años.

Los incendios forestales pueden tener muchos beneficios para los ecosistemas, señalan los autores. Algunos incendios pueden aumentar el nitrógeno en los suelos y aumentar la solubilidad en agua del carbono orgánico del suelo, por ejemplo, preparando el escenario para el rebrote. Sin embargo, la recuperación depende de la presencia de otras sustancias químicas. Por ejemplo, ciertos tipos de moléculas orgánicas formadas en el suelo durante los incendios son necesarios para que muchas semillas germinen.

Si la química local del suelo y las condiciones del incendio no producen suficientes moléculas, llamadas karrikins, la revegetación puede verse obstaculizada.

Otra investigación incluida en la nueva revisión ha demostrado que los incendios forestales pueden duplicar la concentración en el suelo de un grupo de sustancias químicas tóxicas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, que pueden inducir reacciones químicas que inhiben la revegetación. Estos efectos a escala molecular bien podrían explicar el misterio de vastas áreas donde los árboles han luchado por restablecerse después de los incendios forestales en las Montañas Rocosas, dijo Borch.

Los incendios forestales también pueden alterar las propiedades químicas de los materiales inorgánicos, como los metales, que se encuentran en los suelos. El fuego puede transformar los metales en formas peligrosas que se mueven fácilmente a través del medio ambiente y terminan en el aire o en el agua cercana, explicaron los autores, citando la investigación reciente de Fendorf y López.

Los científicos documentaron altos niveles de una forma peligrosa de cromo metálico en los lugares de incendios forestales como resultado de la transformación inducida por el calor de formas benignas de cromo que se producen naturalmente. En sitios donde incendios extremadamente calientes y duraderos cocinaron los suelos a altas temperaturas durante períodos prolongados, el cromo persistió durante muchos meses hasta la siguiente gran lluvia.

Otra investigación sobre el cromo indica que después de incendios de menor intensidad, los restos de tejido vegetal y animal en el suelo pueden permitir que la forma tóxica del cromo vuelva a su forma inerte. En conjunto, estos estudios ilustran la realidad más amplia de que los impactos de los incendios forestales en la química del suelo dependen de la naturaleza intrincada del incendio y del paisaje, incluida la duración y la temperatura del incendio.

Predecir y mitigar los riesgos de incendios forestales

Una vigilancia y un modelado más amplios podrían informar estrategias para proteger vidas, propiedades y recursos naturales, así como decisiones de gestión de la vida silvestre. Ávila ofrece un ejemplo de cómo este enfoque de gestión informada podría ayudar a prevenir la lixiviación de metales en los suministros de agua potable.

"Al identificar un área que tiene un alto potencial para, digamos, liberación de cromo, podemos solicitar quemas prescritas que sean de menor intensidad y reduzcan el potencial de incendios de alta intensidad que liberen toxinas", dijo Ávila, quien ahora es asistente y profesor de ciencias ambientales y oceánicas en la Universidad de San Diego.

"Si podemos comprender la complejidad de los procesos entrelazados que están sucediendo tanto en el lado orgánico como en el inorgánico, eso nos ayudará a tener la capacidad de predecir los resultados de diferentes incendios, paisajes y condiciones geológicas", dijo Fendorf.

Referencia

Alandra Marie Lopez et al, Molecular insights and impacts of wildfire-induced soil chemical changes, Nature Reviews Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43017-024-00548-8