Entre os ecologistas, o carbono fica com toda a glória. Os cientistas examinam seu papel crítico no crescimento e decomposição das plantas, eles traçam suas contribuições para os gases de efeito estufa, e medem seu sequestro na terra, mar, e céu.

Muitas vezes esquecido em todas essas pesquisas é o humilde elemento silício, ou "sílica, "como é chamada quando encontrada na natureza. Se os ecologistas (ou biólogos ou biogeoquímicos) pensam em sílica, eles consideram isso como um pequeno jogador, um componente ho-hum de rochas e areia.

"A sílica não tem amor, "diz Wally Fulweiler, um professor associado de terra e meio ambiente da Universidade de Boston, e biologia. "E deveria."

Fulweiler observa que a sílica é um elemento-chave nos ecossistemas de pântanos e oceanos. Notavelmente, forma as cascas externas das diatomáceas, organismos microscópicos que servem como recipientes de armazenamento de dióxido de carbono no fundo do mar. "Em uma escala de longa data, diatomáceas são importantes para regular nosso clima global, "diz Fulweiler." Então, se você é um oceanógrafo, você adora sílica. Mas se você é, dizer, um ecologista florestal, você provavelmente não pensa muito sobre sílica, e você definitivamente não pensa muito sobre como as atividades humanas alteraram o ciclo da sílica. "

O biólogo Tim Maguire estudou as raízes finas do bordo-açucareiro, para entender como as mudanças climáticas podem impactar a absorção de sílica. Mas recentemente, Tim Maguire, candidato a doutorado em biologia no laboratório de Fulweiler, intensificou-se para dar o devido valor à sílica. Maguire (GRS'17) está tentando entender como as mudanças climáticas podem impactar o "ciclo de vida da sílica, "à medida que o elemento se move das rochas para as águas subterrâneas, em seguida, através das plantas em rios e oceanos.

Os cientistas sabem que as árvores desempenham um papel importante como "bombas de sílica" - sugando o silício das águas subterrâneas, convertendo-o em uma forma biologicamente disponível, e armazená-lo ou empurrá-lo de volta para o ecossistema em uma forma mais biologicamente utilizável - mas poucos quantificaram esse efeito. O trabalho recente de Maguire, financiado pela Alfred P. Sloan Foundation e publicado no Journal of Geophysical Research:Biogeosciences em março de 2017, descobri que as árvores, pelo menos sugar Maples, pode ter uma potência de bombeamento muito maior do que o esperado, e também podem ser mais profundamente afetados pelas mudanças climáticas, à medida que invernos mais quentes prejudicam suas raízes vulneráveis.

"Este é um dos primeiros artigos que mostram uma conexão direta entre como alteramos o clima e o que isso pode significar para a disponibilidade de sílica e as conexões entre a terra e o mar, "diz Fulweiler, um co-autor do papel. "Esta é mais uma maneira de perturbar algo que ainda nem começamos a entender."

A temperatura do ar no inverno no nordeste dos Estados Unidos tem aumentado constantemente por décadas, e agora está em média cerca de 2,5 graus Fahrenheit mais quente do que na década de 1950, de acordo com o Serviço Florestal dos Estados Unidos. "Isso resultou em muito menos neve do que antes, "diz Pamela Templer, professor de biologia da BU e co-autor do artigo de Maguire. "Agora existem cerca de 20 dias a menos por ano quando a neve cobre o solo, e a camada de neve está ficando mais fina e também menos previsível. "Para medir os efeitos dessa tendência de aquecimento nas florestas temperadas da Nova Inglaterra, de 2008 a 2012, Templer realizou um experimento financiado pela Andrew W. Mellon Foundation e pela USDA Northeastern States Research Cooperative na Floresta Experimental de Hubbard Brook em New Hampshire, remover a cobertura de neve de quatro seções da floresta para simular uma queda de neve posterior e menos neve, e medir os efeitos em plantas e árvores. Templer encontrado, entre outras coisas, aquela cobertura de neve, um tanto contra-intuitivamente, age como um cobertor isolante, protegendo as raízes das árvores do congelamento.

"Encontramos muitos efeitos negativos quando você remove a neve; você congela os solos, e danifica as árvores, "diz Templer. Mas ela nunca pensou em olhar para sílica até que Maguire se aproximou dela, perguntando se ela tinha alguma amostra restante de Hubbard Brook. Porque a sílica não tem estado gasoso, permanece intacto nas amostras armazenadas. "Então, entramos em nossos arquivos e descobrimos algumas raízes, e então ele os processou para a sílica, "diz Templer.

Maguire examinou as raízes de bordos de açúcar, que são sensíveis ao congelamento porque crescem relativamente perto da superfície. Ele testou especificamente as raízes finas, aqueles finos, gavinhas fibrosas que absorvem água e nutrientes do solo. Sua primeira descoberta surpreendente:as raízes finas de um bordo-açucareiro representam apenas cerca de 4 por cento da biomassa da árvore, mas contêm impressionantes 29 por cento de sílica. E quando danificado por congelamento, a quantidade de sílica nas raízes finas caiu em impressionantes 28%.

Isso pode ser ruim para árvores individuais, onde a sílica desempenha vários papéis importantes, como dar estrutura às folhas, protegendo contra fungos prejudiciais, e - suspeita Maguire - endurecendo raízes minúsculas para que possam atravessar o solo rochoso da Nova Inglaterra. Mas as consequências ecológicas a jusante podem ser ainda mais profundas. Se esta porcentagem for verdadeira para todas as árvores de bordo em uma floresta média, Maguire calculou, então, congelar as raízes pode reduzir a absorção de sílica em uma quantidade significativa, cerca de 31 por cento da sílica regularmente bombeada das florestas temperadas para os rios, lagos, e riachos.

"Muitas vezes, quando você faz esses tipos de estudos, você obtém um resultado estatístico que não é muito importante no mundo real, "diz Maguire." Este não é o caso aqui. "O que essas descobertas significam para o ecossistema da Nova Inglaterra - ou qualquer ecossistema, por falar nisso - ainda é amplamente desconhecido, o que Maguire e seus colegas atribuem às "consequências crípticas" das mudanças climáticas.

"Nenhum de nós acha que vamos parar de repente toda a bomba de sílica, "diz Templer." Mas sugere que com uma camada de neve menor e mais congelamento do solo, podemos ver uma mudança significativa na quantidade de sílica que entra nos ecossistemas aquáticos, certamente por meio de plantas. "

"Abre uma porta, "diz Maguire da pesquisa, mostrando um inesperado, impacto potencialmente massivo nos ecossistemas que permanece em grande parte não estudado. "Tudo o que sabemos com certeza, "diz Maguire, "é que se o aquecimento continuar, algo vai ser diferente. "