El aprendizaje automático revela los impulsores globales de la dinámica del nitrógeno disuelto en los ecosistemas...

Área de la Ciencia:

• Ciencias del medio ambiente
• Ecología
• Biogeoquímica

Sus antecedentes:

• El nitrógeno orgánico disuelto (DON) y el nitrógeno inorgánico disuelto (DIN) son factores clave del ciclo global del nitrógeno.
• La carga excesiva de nitrógeno causa eutrofización, floración de algas y emisiones de gases de efecto invernadero.
• La comprensión a escala continental de los controladores DON y DIN es limitada.

Objetivo del estudio:

• Analizar las concentraciones de DON y DIN e identificar sus factores determinantes en las aguas continentales.
• Desarrollar modelos de aprendizaje automático para predecir los niveles de nitrógeno y comprender los mecanismos de impacto.
• Evaluar la relación DIN/DON como indicador del potencial de emisión de óxido nitroso.

Principales métodos:

• Análisis de 703 muestras de lagos y 1061 de ríos.
• Aplicación de modelos de aprendizaje automático utilizando datos climáticos, hidrológicos y de actividad humana.
• Análisis de la redundancia y análisis de la importancia de las características para determinar la importancia del conductor.
• Regresión lineal para evaluar la relación DIN/DON para la evaluación de las emisiones de óxido nitroso.

Principales resultados:

• Se observaron concentraciones más altas de nitrógeno (DON y DIN) en Asia y América del Norte en comparación con otras regiones.
• Los lagos asiáticos mostraron concentraciones de DIN diez veces más altas que en otras regiones.
• Los factores climáticos (temperatura, precipitación) y la agricultura dominaron los niveles de nitrógeno en Asia.
• El PIB y los patrones de uso de la tierra fueron las principales influencias en el nitrógeno en América del Norte.
• La relación DIN/DON indica efectivamente el potencial de producción de óxido nitroso (P < 0,0001).

Conclusiones:

• Las concentraciones de nitrógeno en los ecosistemas acuáticos están influenciadas por una compleja interacción de factores regionales.
• Las estrategias de control de la contaminación del agua específicas de cada región son cruciales para mitigar los impactos de la carga de nitrógeno.
• La relación DIN/DON ofrece una métrica valiosa para evaluar los riesgos de emisión de gases de efecto invernadero.