Los estuarios enfrentan mayores cargas de nutrientes en el futuro

Dec 20, 2023

Un nuevo estudio encuentra que es probable que la costa atlántica y la costa este del golfo de los Estados Unidos experimenten aumentos significativos en la carga de nutrientes en las próximas décadas, poniendo esas áreas en mayor riesgo de experimentar floraciones de algas nocivas.

Las cargas de nutrientes son de interés en gran parte porque son contribuyentes clave a la proliferación de algas, que plantean riesgos tanto para la salud humana como para el medio ambiente.

Según el tipo de algas, las floraciones pueden producir toxinas que dañan tanto la vida humana como la animal. Las floraciones de algas también contribuyen a las "zonas muertas", donde hay poco oxígeno en el agua para mantener un ecosistema saludable. Además, la proliferación de algas también puede aumentar los costos del tratamiento del agua potable y de los sectores industriales que dependen del agua limpia. Y el riesgo de proliferación de algas está aumentando debido a las temperaturas más cálidas, relacionadas con el cambio climático global.

"Sabemos la importancia de las cargas de nutrientes para la salud del ecosistema, por lo que queríamos evaluar los estuarios en los 48 estados contiguos para determinar qué tan vulnerables son estos estuarios al aumento de las cargas de nutrientes", dice Lise Montefiore, coautora correspondiente de un artículo sobre el trabajo. e investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Esencialmente, nuestro objetivo era usar modelos predictivos para estimar las cargas de nutrientes anuales promedio para los estuarios entre los años 2035 y 2065. Pudimos realizar evaluaciones de todos los estuarios principales en los 48 estados inferiores, con la excepción del estuario del río Mississippi. "

"Uno de los impulsores de este estudio es que una vez que un estuario tiene cargas de nutrientes elevadas, es excepcionalmente difícil restaurar ese estuario", dice Natalie Nelson, coautora del estudio y profesora asistente de ingeniería biológica y agrícola en NC. Estado. "Es más efectivo prevenir altas cargas de nutrientes en primer lugar que abordar los problemas de carga de nutrientes una vez que se han establecido. Queríamos ayudar a los legisladores a identificar qué sistemas están en mayor riesgo y podrían beneficiarse sustancialmente de los esfuerzos de conservación para evitar el aumento de nutrientes. cargas".

Para el estudio, los investigadores se basaron tanto en datos históricos como en investigaciones existentes que predijeron el uso de la tierra y las condiciones climáticas para los EE. UU. continentales entre 2035 y 2065. Luego, estos datos se incorporaron a un modelo que predijo las cargas promedio anuales de nitrógeno y fósforo para 112 estuarios en los 48 estados inferiores.

Los investigadores aplicaron el modelo a los períodos de tiempo que abarcan los años 1990-2020 y 2035-2065.

"Nuestro objetivo con este modelo no era identificar cuáles serían las cargas de nutrientes específicas para un estuario dado; este modelo no está diseñado para proporcionar ese nivel de detalle", dice Nelson. "Más bien, nuestro objetivo era identificar qué estuarios tienen más probabilidades de ver los mayores aumentos en las cargas de nutrientes. Eso es algo que este modelo puede hacer bien".

"Encontramos que casi todos los estuarios verán aumentos en las cargas de nutrientes", dice Montefiore. "Pero los aumentos más altos parecen estar en la región del Atlántico Norte, que se extiende desde Nueva Inglaterra hasta Virginia, y los mayores aumentos ocurren en las regiones costeras al norte de la Bahía de Chesapeake".

Para ayudar a ubicar los resultados del modelo en contexto, los investigadores también evaluaron la sensibilidad de cada estuario al aumento de las cargas de nutrientes. Los investigadores se basaron en la investigación existente para clasificar los estuarios en función de la medida en que es probable que disminuyan sus condiciones si aumentan sus cargas de nutrientes.

Los investigadores también evaluaron la "capacidad de adaptación" de cada estuario, lo que básicamente explica los recursos disponibles en cada estuario que las autoridades podrían usar para abordar las cargas de nutrientes de manera significativa. Estos factores incluyeron cosas tales como leyes y regulaciones estatales, disponibilidad de datos de monitoreo y la cantidad de humedales en el estuario. Cuantos más recursos disponibles, mayor será el puntaje de capacidad adaptativa del estuario.

"Tener en cuenta la sensibilidad, la capacidad de adaptación y los aumentos previstos en las cargas de nutrientes ofrece una evaluación más compleja y completa de qué estuarios son más vulnerables", dice Nelson.

"Por ejemplo, la región del Atlántico Norte probablemente verá el mayor aumento en las cargas de nutrientes", dice Montefiore. "Sin embargo, los estuarios en la región del Atlántico Norte también tienen una gran capacidad de adaptación. Como resultado, la región tiene más recursos que muchas otras regiones que podrían usarse para reducir el aumento previsto en la carga de nutrientes, si las autoridades de la región así lo deciden. tomar acción."

"Además, muchos de los estuarios del Atlántico Norte ya tienen altas cargas de nutrientes, por lo que no está claro si un mayor aumento tendría un impacto significativo", dice Nelson.

Sin embargo, esta evaluación general también destaca la vulnerabilidad de los estuarios en la costa del Atlántico Sur ya lo largo de la costa este del Golfo de México.

"Nuestro modelo sugiere que estas regiones verán aumentos significativos en las cargas de nutrientes, y varios estados de estas regiones tienen una capacidad de adaptación relativamente baja", dice Montefiore.

"Dicho esto, todos los estados del Atlántico Sur y el este del Golfo tienen humedales sustanciales, que pueden ser un recurso natural valioso para reducir las cargas de nutrientes", dice Nelson. "Si estos estados deciden actuar y conservar los humedales, es posible que puedan mitigar el aumento previsto en las cargas de nutrientes".

"Uno de los puntos clave de este trabajo es que el uso de la tierra juega un papel importante en las cargas de nutrientes, quizás más grandes de lo que muchas personas anticiparían, en comparación con el cambio climático", dice Montefiore. "Los funcionarios estatales y regionales tienen una capacidad limitada para influir en el cambio climático, pero tienen autoridad para controlar las decisiones sobre el uso de la tierra. Eso significa que están en condiciones de ayudar a limitar las cargas futuras de nutrientes y proteger sus recursos hídricos".

El documento, "Vulnerabilidad de los sistemas estuarinos en los Estados Unidos contiguos al cambio en la calidad del agua bajo el clima y el uso de la tierra futuros", se publica en acceso abierto en la revista Earth's Future. El artículo fue escrito por Adam Terando, científico investigador del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) y miembro adjunto de la facultad en NC State; y por Michelle Staudinger, ecologista del USGS y profesora adjunta de la Universidad de Massachusetts Amherst.

El trabajo se realizó con el apoyo del Centro de Ciencias de Adaptación Climática del Sudeste del Servicio Geológico de EE. UU.; una beca de Ciencia para la Acción del Centro Nacional de Ciencias de la Adaptación Climática con el número de subvención G18AC00336; una beca de investigación de carrera temprana del Programa de Investigación del Golfo de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina; y el proyecto Hatch 1016068 del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU.

-barquero-

Nota para los editores:El resumen del estudio sigue.

"Vulnerabilidad de los sistemas estuarinos en los Estados Unidos contiguos al cambio en la calidad del agua bajo el clima y el uso de la tierra futuros"

Autores: LR Montefiore y NG Nelson, Universidad Estatal de Carolina del Norte; MD Staudinger, Servicio Geológico de EE. UU. y Universidad de Massachusetts Amherst; A. Terando, Servicio Geológico de EE. UU. y Universidad Estatal de Carolina del Norte

Publicado: 23 de febrero, El futuro de la Tierra

DOI: 10.1029/2022EF002884

Abstracto: Se espera que los cambios en el clima y el uso de la tierra y la cobertura de la tierra (LULC) influyan en la escorrentía de las aguas superficiales y las características de los nutrientes de las cuencas de los estuarios, pero se comprende poco hasta qué punto los estuarios son vulnerables a la alteración de la carga de nutrientes en condiciones futuras. El presente trabajo tiene como objetivo abordar esta brecha a través del desarrollo de un nuevo marco de evaluación de la vulnerabilidad que tenga en cuenta (a) la exposición de los estuarios a los cambios proyectados en las cargas totales de nitrógeno (TN) y fósforo total (TP) en función de LULC y el cambio climático bajo varios escenarios, (b) sensibilidad, y (c) capacidad de adaptación. El marco se aplicó a 112 estuarios y sus cuencas hidrográficas contribuyentes en los Estados Unidos contiguos, específicamente para observar la variabilidad regional en la vulnerabilidad de los estuarios a la carga de nutrientes. Los hallazgos del estudio revelaron que los mayores aumentos en las cargas de nutrientes de los estuarios se esperan en las regiones del Atlántico Norte y Sur y el este del Golfo de México, mientras que los aumentos más bajos se esperan en las regiones del Pacífico Norte y Sur y el oeste del Golfo de México. Sin embargo, el Atlántico Norte y el Pacífico Sur tenían la mayor capacidad de adaptación, lo que potencialmente podría contrarrestar los efectos de LULC y el cambio climático en las cargas de nutrientes. Se observó una fuerte variación en las cargas de nutrientes estuarinos pronosticadas como una función de las proyecciones del modelo climático, mientras que los cambios LULC proyectados se asociaron más consistentemente con cargas elevadas. Nuestros hallazgos ilustran los beneficios de integrar factores naturales y socioecológicos para identificar oportunidades para desarrollar planes y políticas de adaptación para mitigar la degradación ecológica en estuarios de vital importancia.