El lago Dianchi eutrofitzado (China).

Nitrógeno y fósforo: de nutriente a contaminante

El nitrógeno y el fósforo son unos de esos elementos esenciales para la vida. Forman una parte importante de nuestra bioquímica, con ellos se crean las proteínas y el ADN. Dicho así, podría resultar imposible pensar en ellos como contaminantes. Sin embargo, es esa capacidad de ser esencial el origen del problema. Como si de una economía insuflada con demasiado dinero se tratase, los ecosistemas se vuelven locos cuando estos nutrientes abundan por encima de lo normal.

La producción de fertilizantes con fósforo depende de la explotación minera. Mientras que el nitrógeno proviene de un proceso industrial.

La producción de fertilizantes con fósforo depende de la
explotación minera. Mientras que el nitrógeno proviene
de un proceso industrial.

Homo sapiens, y las sociedades que integra, también depende de estos elementos. Para la agricultura (y la ganadería que alimenta) la presencia o no de nitrógeno y fósforo puede llegar a ser un importante freno. Aunque en el año 1909 la humanidad encontró un nuevo Prometeo: Fritz Haber. Ese año este químico alemán desarrolló un procedimiento mediante el cual obtenía amoniaco (fuente de nitrógeno) de forma artificial. Para el año 1920 otro héroe, Carl Bosch, consiguió llevar el proceso a gran escala. De esta forma, la humanidad encontró la llave (el sistema Haber-Bosh) para producir fertilizantes con nitrógeno. Este hecho se considera uno de los impulsores de la Revolución Verde. Actualmente, gracias a este ingenio producimos 180 millones de toneladas/año de nitrógeno disponibles para cultivar. Mientras que los procesos naturales se quedan en 90 millones de toneladas/año.

Con el fósforo la cosa es más complicada. De forma simplificada, podríamos resumir el ciclo de este elemento de la siguiente forma. El fósforo presente en el suelo proviene de las rocas y debe estar en forma de ion fosfato trivalente, que es cómo le gusta a la mayoría de organismos. En tierra entrará y saldrá de la cadena trófica unas 46 veces, hasta que los flujos de agua lo acaben llevando hacia los océanos. Allí se reciclará unas 800 veces y acabará en el fondo del mar, donde al sedimentar volverá a ser parte de las rocas. El movimiento de las placas tectónicas lo hará aflorar millones de años después. Es entonces cuando los humanos lo extraemos para potenciar la agricultura. Así que el problema que tenemos con el fósforo es que hay que extraerlo de las minas, siendo un recurso limitado. Se calcula que quedan unas 15.000 millones de toneladas cuya extracción sea rentable. De entre todos los países, China es el mayor productor (pero no exporta) y EEUU el segundo (en los pozos mineros de Tampa, Florida). Aunque el país con más reservas es Marruecos, localizadas en el Sahara Occidental.

El lago Dianchi (China) eutrofizado.

El lago Dianchi (China) eutrofizado. El agua ya no es apta para el consumo ni para la agricultura. Fotografía: Greenpeace China.

Pero centrémonos en el fósforo y el nitrógeno como contaminantes, o mejor dicho como agentes que desestabilizan los ecosistemas. Al margen de su escasez o no, la cuestión es que estamos inundando la biosfera con ellos y las cadenas tróficas se están volviendo locas. Los nutrientes actúan como limitadores del crecimiento de las poblaciones en los ecosistemas. De forma natural, cuando hay una explosión de nutrientes se da una orgía de organismos que los aprovechan, se multiplican y se convierten en el plato de otros. Todo ello ocurre dentro de cierto equilibrio y regularidad que permiten a los ecosistemas perdurar en el tiempo. Sin embargo, en el caso que nos ocupa las cantidades son tan ingentes que los ecosistemas no lo resisten, viéndose afectada la biodiversidad. Por eso la contaminación por nitrógeno está entre las tres primeras amenazas contra la biodiversidad.

También nuestras sociedades se ven afectadas. A nivel sanitario, muchas enfermedades son potenciadas por el nitrógeno en exceso. Una mayor concentración de este elemento puede beneficiar a las “malas hierbas” cuyo polen son la causa de alergias o de la fiebre del heno (en el caso de la ambrosía). Si nos centramos en los ríos y lagos, su efecto se vuelve más sutil. A primera vista, que fertilicemos de más los campos no parece tener relación con enfermedades como la malaria o el virus del Nilo Occidental. Pero debemos fijarnos en la cadena trófica que los une. Lo que encontramos es que en la base de la cadena se encuentran las microalgas (productores primarios) que vivirán una revolución demográfica gracias al nitrógeno. En un siguiente escalón aparecen las larvas de mosquitos, que se alimentan de ellas aumentando así su población. Es decir, más casas para los virus que los usan como vectores. Otro caso es el de la esquistosomiasis, enfermedad producida por platelmintos parásitos que usan como vectores a caracoles. Éstos a su vez se ponen las botas con las plantas crecidas al calor del nitrógeno.

El efecto de esta contaminación abarca todos los rincones de un ecosistema. Por ejemplo, en el suelo el exceso de nitrógeno y fósforo puede alterar las comunidades de hongos, bacterias y arqueas. Algunas bacterias son capaces de crecer rápido en presencia de abundantes nutrientes, alzándose así frente a los hongos que disminuyen. Recordemos que estos últimos mantienen relaciones simbióticas con muchas plantas, las cuales no crecerían igual sin los hongos.

Aunque quizás uno de los efectos más impactantes sea el de las zonas muertas en el mar. ¿Qué significa este término? Pues es bastante gráfico, veamos. Dos de las fuentes de nitrógeno y fósforo antropogénico provienen de los fertilizantes (como ya hemos comentado), de los residuos de las ciudades y de las explotaciones ganaderas. Los elementos son transportados por el agua al sistema fluvial y de ahí a la costa. Una vez en el mar, suponen un buen bocado para el fitoplancton y las macroalgas, produciéndose una explosión de las mismas. Sin embargo, al morir dejan una ingente cantidad de materia orgánica que los descomponedores corren a degustar. Es así como se consume el oxígeno de los ecosistemas marinos. Los organismos que pueden, al sentir la pérdida se marchan. Los que no pueden mudarse, acaban asfixiándose y muriendo. Una zona muerta.

Mapa con la localización de las zonas muertas. A nivel mundial hay registradas más de 400.

Mapa con la localización de las zonas muertas. A nivel mundial hay registradas más de 400.

También se producen efectos inesperados o raros en las regiones con falta de oxígeno. Por ejemplo, se ha documentado cómo afecta al desarrollo de las corvinas hembras: en lugar de desarrollar ovarios les crecen testículos.

Se han identificado más de 400 regiones en todo el mundo afectadas por zonas muertas. Una de las que sufren este fenómeno es el delta del Mississippi, en las costas del Golfo de México. En estas aguas se llevan registrando zonas muertas desde hace años. La más pequeña fue en 1988 con 38,84 km2 . El peor año fue en 2002, cuando abarcó 21.755,9 km2. El promedio desde 1995 no ha dejado de subir, encontrándose en unos 15.000 km2. Las administraciones de EEUU pretendían que para 2015 la cosa quedara en torno a 5.000 km2, pero la cifra llegó hasta 16.768 km2.

La presencia de una zona muerta supone un problema para la biodiversidad (como es obvio) y para las economías que dependen del mar (tanto de la pesca comercial como del turismo). Por ello, y por lo problemas de salud antes expuestos, urge buscar soluciones. No dopemos a los ecosistemas.

 

Lee la continuación de esta historia en Microorganismos, algas y toxinas.

Referencias:

El problema global del nitrógeno. Temas 71 Retos de la Agricultura, Investigación y Ciencia.

La crisis del fósforo. Temas 71 Retos de la Agricultura, Investigación y Ciencia.

How fertilizer alters soil microbes around the world

2011 Gulf of Mexico ‘dead zone’ could be biggest ever

Average ‘dead zone’ predicted for Gulf of Mexico in 2016

La Zona Muerta del Golfo de México es ahora mayor de lo pronosticado

Se reduce la zona hipóxica del golfo de México

Los peces hembra de la “zona muerta” del Golfo de México desarrollan testículos

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