Troca de nitrogênio atmosfera-biosfera na floresta tropical

Os cientistas desenvolveram um novo modelo para avaliar a troca de nitrogênio entre a atmosfera e a biosfera com base em observações feitas no ATTO. Este modelo inclui parâmetros que controlam tanto a deposição de nitrogênio quanto as emissões em florestas tropicais.

Nitrogênio no meio ambiente

A agricultura é uma das principais fontes de nitrogênio para os ecossistemas em todo o mundo, porque a amônia (NH3) é frequentemente usada em fertilizantes. As florestas já foram consideradas um sumidouro geral de amônia, mas estudos recentes encontraram transporte bidirecional. Fontes (semi-)naturais, como incêndios florestais e excrementos de animais selvagens além de plantas e serapilheira em decomposição emitem pequenas quantidades de amônia. A quantidade de nitrogênio que as florestas emitem por meio desse processo ainda não é clara. As plantas são afetadas pela concentração total de nitrogênio na atmosfera de várias maneiras. Até certo ponto, o aumento da deposição de nitrogênio aumenta as taxas de crescimento da vegetação e, portanto, a absorção de carbono. Mas, a partir de um certo limite, esse aumento pode levar a uma diminuição na produtividade da planta. Além disso, a deposição de nitrogênio pode levar a mudanças na composição das espécies com efeitos na biodiversidade e nas funções do ecossistema. Portanto, é importante compreender todas as facetas da troca de nitrogênio entre a atmosfera e a biosfera.
Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh
Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh

Desenvolvimento de um modelo bidirecional

Robbie Ramsay e seus colegas mediram os fluxos de nitrogênio (principalmente NH3 e NH4+) no ATTO. Este local remoto proporciona a oportunidade de coletar dados livres de poluição agrícola e em um local de floresta tropical com condições meteorológicas únicas. Os pesquisadores coletaram dados de um mês inteiro na estação das secas com resolução horária, além de diversos parâmetros meteorológicos. E, de fato, a equipe encontrou transporte bidirecional: por um lado, a deposição de nitrogênio ocorre nas superfícies das plantas, removendo-o da atmosfera. Por outro, os autores também encontraram emissões. Os dados indicam que podem as emissões podem ser oriundas dos estômatos das plantas uma vez abertos para a fotossíntese.

Os cientistas então usaram os dados coletados para desenvolver um modelo que simularia suas observações. Esses modelos locais e regionais são necessários para quantificar quanto nitrogênio é depositado da atmosfera na floresta amazônica e quanto a floresta emite de volta. Modelos anteriores usaram umidade relativa ou déficit de pressão de vapor para simular a troca de superfície. O modelo de Robbie Ramsay e coautores, em vez disso, utiliza um novo parâmetro de umidade foliar que captura a variação com maior precisão e define um conjunto de parâmetros necessários para capturar a variação nos dados obtidos no ATTO.

O estudo “Measurement and modelling of the dynamics of NH3 surface–atmosphere exchange over the Amazonian rainforest” por Ramsay et al. está disponível no Open Access em Biogeosciences.

Similar articles

Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh

Ramsay et al. measured inorganic trace gases such as ammonia and nitric acid and aerosols in the dry season at ATTO. They are to serve as baseline values for their concentration and fluxes in the atmosphere and are a first step in deciphering exchange processes of inorganic trace gases between the Amazon rainforest and the atmosphere.

A fuligem e outros aerossóis da queima de biomassa podem influenciar o clima e a meteorologia regional e global. Lixia Liu e seus colegas estudaram como isso afeta a Bacia Amazônica durante a estação seca. Embora haja muitas interações diferentes entre os aerossóis da queima de biomassa e o clima, eles descobriram que em geral levam a menos e mais fracos eventos de chuva na floresta tropical amazônica.

Tempestades convectivas costumam ocorrer nos trópicos e têm o potencial de perturbar a parte inferior da atmosfera. Elas podem até melhorar a saída de gases vestigiais do dossel da floresta para a atmosfera acima. Para entender melhor esses processos, Maurício Oliveira e coautores usaram a infraestrutura do ATTO para estudar os fluxos de tempestades durante a noite. Eles publicaram os resultados em um novo artigo na revista Atmospheric Chemistry and Physics do Open Access.

Felipe Souza e coautores agora coletaram bioaerossóis no local onde se situa o ATTO. Depois, extraíram e analisaram o DNA para determinar as comunidades presentes. Este foi o primeiro estudo que descreveu a comunidade de microrganismos em aerossóis na Amazônia. Eles encontraram muitos tipos diferentes de bactérias e fungos. Alguns eram distribuição cosmopolita, mas também identificaram muitos que são particulares a determinados ambientes, como o solo ou a água. Isso sugere que a atmosfera pode atuar como um importante portal de troca de bactérias entre plantas, solo e água.

Pfannerstill et al. compararam as emissões de COV na ATTO entre um ano normal e um caracterizado por um El Nino forte com secas severas na Amazônia. Não encontraram grandes diferenças, exceto na hora do dia em que as plantas liberam os COVs. Eles publicaram seus resultados na revista Frontiers in Forest and Global Change.

Wu et al. coletaram e analisaram aerossóis em dois locais: a cidade de Manaus, uma grande área urbana no Brasil, e o local da ATTO no coração da floresta. As composições dos aerossóis variavam muito. Na ATTO a maioria dos aerossóis era emitida pela própria floresta, enquanto em Manaus, os aerossóis antropogênicos eram muito comuns. Os resultados foram publicados na ACP.

Saturno et al. analisaram a concentração de carbono preto e castanho na atmosfera sobre a Amazónia. Verificaram que a estação seca é caracterizada por muitas queimadas de biomassa, que produzem muito carbono preto e castanho. Mas também soam a variações interanuais significativas. Os resultados foram publicados nos países ACP.

Mira Pöhlker e a sua equipa mediram continuamente os aerossóis e as suas propriedades na atmosfera na torre de 80 m da ATTO, criando assim o primeiro registo a longo prazo deste tipo na Amazónia. Analisaram os dados em dois documentos subsequentes. O segundo foi agora publicado na ACP.

Saturno et al. usaram a erupção de dois vulcões no Congo para rastrear o transporte de partículas de sulfato da África Central para a bacia amazônica. Eles estão usando isto como um estudo de caso para entender como as emissões de gases e partículas da África são transportadas através do Oceano Atlântico. Os resultados são publicados na ACP.

Moran-Zuloaga et al. analisaram a fração grosseira dos aerossóis a cada 5 minutos durante mais de 3 anos na ATTO. Eles descobriram que a composição permanece bastante constante durante todo o ano, exceto por um curto período na estação chuvosa, quando a poeira do Saara ocorre regularmente. Eles publicaram seus resultados na ACP.