Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, demonstraram uma relação direta entre aquecimento climático e perda de carbono em um ecossistema de turfeiras. Seu estudo publicado na AGU Advances fornece um vislumbre de futuros em potencial, onde estoques significativos de carbono em turfeiras podem ser liberados na atmosfera como gases de efeito estufa.
Atualmente, as turfeiras cobrem cerca de 3% da massa terrestre da Terra e retêm pelo menos um terço do carbono global do solo – mais carbono do que o armazenado nas florestas do mundo.
As turfeiras são particularmente boas em bloquear o carbono devido às condições frias, úmidas e ácidas que preservam as camadas de profundidade de matéria vegetal antiga. Os cientistas se interessaram muito por essas enormes reservas de carbono, questionando quanto e com que rapidez as condições mais quentes e secas de um pântano podem desencadear processos microbianos que liberam carbono na forma de dióxido de carbono e metano no ar, promovendo o ciclo de aquecimento enquanto os gases retêm o calor na atmosfera.
Entre nas respostas de abetos e turfeiras do DOE sob ambientes em mudança, ou projeto SPRUCE , um experimento único de manipulação de ecossistemas nas florestas do norte de Minnesota. A SPRUCE usa uma série de gabinetes para expor grandes parcelas de turfeiras a cinco temperaturas diferentes, com as câmaras mais quentes sofrendo um aumento de cerca de 16 graus Fahrenheit acima e abaixo do solo. Metade dos compartimentos também recebeu níveis elevados de dióxido de carbono.
Esse experimento futurista permite que os cientistas possam medir os efeitos das condições que esse ecossistema nunca havia experimentado antes, fornecendo um vislumbre dos possíveis climas futuros.
“Devido ao investimento do DOE em um experimento em larga escala, pudemos estudar o aquecimento de todo o ecossistema em uma faixa de temperaturas que não podem ser extrapoladas a partir de dados históricos”, disse Paul Hanson, cientista do ecossistema do ORNL e coordenador do projeto SPRUCE. “Ao fazer isso, temos evidências de que serão esperadas perdas de carbono para a rápida mudança dos sistemas de turfeiras no futuro”.
Hanson e seus colegas examinaram três anos de dados do SPRUCE, acompanhando mudanças no crescimento das plantas, níveis de água e turfa, atividade microbiana, crescimento de raízes finas e outros fatores que controlam o movimento do carbono para dentro e fora do ecossistema. Juntas, essas entradas e saídas compõem o que é conhecido como orçamento de carbono.
O estudo constatou que em apenas três anos, todas as parcelas de pântano aquecidas passaram de acumuladores de carbono para emissores de carbono – marcando a primeira vez em que parcelas de todo o ecossistema foram usadas para documentar essas mudanças. Essa mudança fundamental na natureza do pântano ocorreu mesmo no nível mais modesto de aquecimento (cerca de 4 graus F acima da temperatura ambiente) e mostrou taxas de perda de carbono cinco a quase 20 vezes mais rápidas que as taxas históricas de acumulação.
Temperaturas mais quentes traduzem-se diretamente em maiores emissões de carbono, com as parcelas aquecidas experimentalmente emitindo mais dióxido de carbono e metano. Os cientistas ficaram surpresos ao encontrar uma relação linear entre perda de calor e carbono.
Os gabinetes SPRUCE, altamente instrumentados, mediram o movimento do carbono através de parcelas de turfeiras, registrando que as turfeiras aquecidas passaram de acumuladores de carbono para emissores de carbono. Crédito: ORNL, Departamento de Energia dos EUA
“Esta é uma relação muito estreita para dados biológicos”, disse Hanson. “Esses resultados estavam dentro do intervalo de hipóteses em que nos permitimos pensar, mas a sensibilidade da perda de carbono à temperatura foi uma surpresa.”
O declínio do musgo esfagno, uma espécie chave neste ecossistema, contribuiu notavelmente para a perda líquida de carbono. Um estudo anterior do colega do Norn Richard Richardby detalhou o papel do esfagno na acumulação de carbono na turfa e sua deterioração potencialmente irreversível à medida que o aquecimento seca os pântanos.
Os dados do SPRUCE informarão um novo modelo de zona úmida para uso potencial no projeto Modelo de Sistema Terrestre Exascale de Energia do DOE, que usa computação de alto desempenho para simular e prever mudanças ambientais importantes para o setor de energia. O modelo das zonas úmidas previu com precisão os efeitos da temperatura, mas superestimou o impacto do dióxido de carbono elevado em comparação com os dados do SPRUCE, que não mostraram efeitos significativos no nível do ecossistema após três anos de tratamento.
Os co-autores são Paul Hanson, Natalie Griffiths, Colleen Iversen, Richard Norby, Jana Phillips, Avni Malhotra, Keith Oleheiser, Jeffrey Warren, Xiaoying Shi, Xiaohuan Yang, Jiafu Mao e Daniel Ricciuto da ORNL; Stephen Sebestyen e Randall Kolka do Serviço Florestal do Departamento de Agricultura dos EUA e Jeffrey Chanton da Universidade Estadual da Flórida.
Esta pesquisa é apoiada pelo programa de Pesquisa Biológica e Ambiental do Departamento de Ciência do DOE. O projeto SPRUCE está localizado na Floresta Experimental Marcell do Serviço Florestal do USDA.
A UT-Battelle gerencia o Laboratório Nacional de Oak Ridge para o Office of Science do DOE, o maior apoiador de pesquisas básicas em ciências físicas nos Estados Unidos. O Departamento de Ciência do DOE está trabalhando para enfrentar alguns dos desafios mais prementes do nosso tempo. Para mais informações, visite https://energy.gov/science .
Oak Ridge National Laboratory
in EcoDebate, ISSN 2446-9394, 28/07/2020
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