Ambientes costeiros que suportam ervas marinhas, pântanos salgados e manguezais são depósitos de vastas reservas de carbono orgânico conhecido como carbono azul. Esses reservatórios têm aprisionado carbono orgânico abaixo da superfície por centenas a milhares de anos em um ambiente de baixo oxigênio.

Infelizmente, as zonas costeiras estão mudando devido ao aumento do nível do mar e à invasão humana. A combinação de erosão e destruição do habitat está permitindo que o carbono azul aprisionado se misture com a água do mar. Os organismos da água do mar estão consumindo o carbono orgânico e liberando dióxido de carbono na atmosfera.

"Há um interesse crescente em habitats de carbono azul, porque eles realizam um serviço natural e valioso ao sequestrar CO2, "diz Thomas Bianchi, Jon e Beverly Thompson receberam a cadeira de Ciências Geológicas da Universidade da Flórida. "As plantas costeiras usam o CO2 para crescer por meio da fotossíntese, mas também o armazenam por longos períodos nos solos e sedimentos em que vivem. Isso é único, porque outros habitats de plantas reciclam o CO2 de seus solos para a atmosfera muito mais rápido. "

Bianchi é o co-investigador principal que estuda a conversão de carbono azul em CO2 como parte de uma proposta do ano fiscal de 2017 de Instalações de Integração de Colaborações para Ciência do Usuário. Por meio da FICUS, Bianchi e colegas usarão a experiência e as capacidades do EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, uma instalação de usuário do DOE Office of Science no Pacific Northwest National Laboratory, e o DOE Joint Genome Institute, também uma instalação de usuário do DOE Office of Science no Lawrence Berkeley National Laboratory.

A equipe de pesquisa inclui Co-PIs Andrew Ogram e Todd Osborne, associada de pós-doutorado Ana Arellano, e os alunos de graduação Elise Morrison e Derrick Vaughn, todos com a Universidade da Flórida; Co-PI Nicholas Ward, um cientista do Pacific Northwest National Laboratory; e Yina Liu, um pesquisador de pós-doutorado EMSL. Um estudo autofinanciado, o apoio vem da dotação Thompson e da Universidade da Flórida.

"Estamos interessados ​​em estudar o que acontece quando você pega esse grande sumidouro de carbono em solos e sedimentos costeiros, e você começa a esculpir nele com o aumento do nível do mar e a erosão das ondas, "diz Bianchi." O que controla a rapidez com que o carbono é convertido de volta em CO2?

Decomposição de priming

O priming é um dos fatores que afetam a velocidade com que o carbono armazenado se transforma em CO2. Por exemplo, os micróbios têm dificuldade em quebrar a palha. Misturar palha com alfafa acelera o processo de decomposição. Os micróbios comem rapidamente a alfafa, mas também quebram a palha. A presença de material mais digerível faz com que a palha seja quebrada.

Os cientistas estudaram o efeito de priming nos solos, mas poucos estudos investigaram o priming em sistemas costeiros. Neste estudo, priming é a mistura de material vegetal superior em decomposição (plantas com sistemas enraizados) com algas costeiras para permitir que os micróbios o decomponham mais rapidamente.

"Nossa hipótese é que a quebra do carbono azul armazenado seria muito mais rápido na presença de algas do que na ausência delas, "diz Bianchi.

A equipe de Bianchi testou a hipótese com uma série de experimentos realizados no Laboratório Whitney da Universidade da Flórida para Biociências Marinhas usando água do mar, uma mistura de algas, e turfa costeira dos pântanos da Flórida em quatro tratamentos - (1) controle da água do mar, (2) mistura de água do mar e algas, (3) água do mar e turfa, e (4) água do mar, mistura de algas e turfa. Eles mediram a quantidade de CO2 produzida ao longo do tempo pelos quatro tratamentos. A equipe usou isótopos como marcadores químicos para rastrear a origem das moléculas de CO2. Amostras desses experimentos foram submetidas ao EMSL e ao DOE JGI para medições de alta resolução da composição do carbono orgânico e respostas genéticas microbianas.

"Nossos dados preliminares apóiam nossa hipótese, "diz Bianchi." Na presença de algas, você obtém mais turfa de carbono azul sendo convertida em CO2. "

O efeito de priming pode ser mais dramático à medida que os oceanos se tornam mais verdes com algas devido à poluição de fertilizantes e outros escoamentos agrícolas.

Conhecendo os micróbios

O projeto também está usando os recursos EMSL e DOE JGI para estudar comunidades microbianas que convertem turfa em CO2. Eles querem saber como as comunidades mudam na presença e ausência de algas. Eles também estão interessados ​​em como os micróbios decompõem a turfa, incluindo quais enzimas eles usam. A equipe está usando a experiência e os recursos de espectrometria de massa e ressonância magnética nuclear da EMSL para esta parte da pesquisa.

"Ser um projeto FICUS nos dá uma oportunidade fantástica de usar duas das melhores instalações de pesquisa do mundo, "diz Bianchi." Trabalhar com EMSL e (DOE) JGI nos ajudará a entender como funciona o priming, porque realmente não sabemos todos os detalhes sobre ele. "

Bianchi diz que as descobertas do estudo podem melhorar os modelos climáticos à medida que os modelos globais diminuem. Modelos climáticos sofisticados estão começando a levar em conta os efeitos regionais. As descobertas podem ser adicionadas a um modelo de base regional que inclui uma conversão de terra perdida em CO2 com priming como um fator de melhoria.

"Há uma história maior, "diz Bianchi." Um oceano costeiro mais verde e um ambiente costeiro desestabilizado devido ao aumento do nível do mar e mudanças no uso da terra estão causando uma rápida troca de carbono armazenado com centenas e milhares de anos sendo convertido em CO2 em parte pelo processo de preparação. "