Um novo estudo da Universidade de Delaware é um dos primeiros no mundo a mostrar que os troncos de árvores em florestas de terras altas realmente emitem metano em vez de armazená-lo, representando um novo, fonte anteriormente desconhecida deste poderoso gás de efeito estufa.

O metano é cerca de 25 vezes mais forte que o dióxido de carbono, com algumas estimativas de até 33 vezes mais fortes devido aos seus efeitos quando está na atmosfera.

Por causa do potencial de aquecimento global do metano, identificar as fontes e "sumidouros" ou depósitos desse gás de efeito estufa é fundamental para medir e compreender suas implicações nos ecossistemas.

Solos de floresta de terras altas geralmente absorvem e armazenam metano, mas este efeito pode ser neutralizado pelas emissões de metano dos troncos das árvores, a equipe de pesquisa da Faculdade de Agricultura e Recursos Naturais da UD encontrou. Seu trabalho é publicado em revista científica Ecossistemas .

"Acreditamos que nosso trabalho pode ajudar a preencher algumas lacunas nos orçamentos de metano e processos ambientais em modelos de ecossistema global, "disse o líder do estudo, Rodrigo Vargas, professor assistente no Departamento de Ciências de Plantas e Solo na Faculdade de Agricultura e Recursos Naturais da UD.

Shreeram Inamdar, professor de hidrologia de bacias hidrográficas e biogeoquímica, é co-investigador do projeto com Vargas, e o estudante de doutorado Daniel Warner é o autor principal do artigo. A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, com apoio adicional do Federal Research and Development Matching Grant Program de Delaware.

Local de estudo de Maryland

Em uma área de 30 acres de floresta de terra firme na área de manejo de recursos naturais de Fair Hill no condado de Cecil, nas proximidades, Maryland, os pesquisadores testaram um aglomerado de árvores, solo e detritos lenhosos grosseiros (CWD) - madeira morta no chão da floresta em vários estágios de decomposição - para medir os fluxos de metano e dióxido de carbono.

Os pesquisadores usaram um analisador de gases de efeito estufa de última geração baseado na tecnologia de absorção a laser, chamada de Espectroscopia de Saída de Cavidade Integrada Fora do Eixo (OA-ICOS), que se parece com um pacote de prótons do filme "Ghostbusters".

Warner visitou o local ao longo de uma temporada de cultivo, Abril a dezembro, e mediu os fluxos de dióxido de carbono e metano do solo, troncos de árvores e CWD para determinar se esses três componentes eram fontes ou sumidouros desses gases de efeito estufa.

Solos e fluxos de CWD

Em termos de dióxido de carbono, pesquisa sobre os fluxos de troncos de árvores, conhecido como respiração de tronco, e solo, conhecido como respiração do solo, tem sido feito por décadas, mas a pesquisa para determinar a importância dos fluxos de carbono em relação ao CWD ainda está atrasada.

Para o metano, Contudo, é uma história diferente. Embora estudos tenham sido feitos sobre fluxos de metano em conexão com os solos, que geralmente consomem o metano e são considerados sumidouros de metano, existem muito poucos que lidam com CWD e troncos de árvores em solos de terras altas.

"O que a pesquisa foi feita são geralmente incubações de madeira em laboratório, onde medem quanto metano é liberado ao longo do tempo. O que descobrimos neste estudo é que alguns detritos lenhosos grossos agem como o solo e consomem metano, enquanto outros pedaços de detritos lenhosos grosseiros emitem pequenas quantidades de metano, que também é o que vimos com troncos de árvores vivas, "disse Warner.

Para entender as diferenças entre as ações do CWD, Warner e colegas descobriram que o CWD mais fresco tem um fluxo de metano positivo, que é semelhante a como uma árvore viva se comporta.

"Quando uma árvore cai, ainda é funcionalmente o mesmo em termos de emissões de metano. Hora extra, à medida que se decompõe, minha teoria é que ele é colonizado por bactérias do solo que consomem metano e passa a se comportar mais como o solo, resultando em um reservatório de metano, "disse Warner.

Os pesquisadores também descobriram que o CWD tinha uma alta taxa de variabilidade quando se tratava de emissões de metano.

"À medida que se decompõe, torna-se muito mais variável. Parte da madeira superdodificada ainda liberava metano, mas grande parte consumia metano, "disse Warner." Se você tem uma piscina CWD com menos diversidade em relação ao grau de decomposição, você pode esperar que ele desempenhe um papel mais uniforme em termos de emissões ou sumidouros de metano. "

Troncos de árvores e fluxos de metano

Embora os troncos das árvores sejam conhecidos por liberar dióxido de carbono, esta pesquisa mostrou que eles também estavam liberando metano.

"Os troncos das árvores têm constantemente emissões baixas, mas detectáveis ​​de metano. Os solos estão prestando um serviço ambiental de sequestro desse potente gás de efeito estufa, mas os troncos estão liberando metano equivalente a 4 por cento do que poderia ser capturado pelo CWD e solos na escala do ecossistema, "disse Vargas.

Geral, os troncos das árvores agiam como uma fonte de dióxido de carbono e como uma pequena fonte de metano, mas a magnitude dos gases emitidos variou com as espécies.

O álamo-tulipa era uma espécie que liberava muito metano e dióxido de carbono, enquanto as faias liberam a maior parte do metano na floresta, mas emitem muito pouco dióxido de carbono.

"Pode ser alguma característica específica da espécie que está controlando o fluxo, "disse Warner.

Limiar de temperatura

A temperatura também desempenhou um papel fundamental na regulação da magnitude dos fluxos.

"O metano nos solos parece seguir um gradiente de temperatura em que as temperaturas mais altas estão relacionadas à maior absorção de metano, mas esse não é necessariamente o caso do CWD ou dos troncos de árvores, "disse Vargas.

Warner disse que é difícil desenvolver uma relação de temperatura com o metano porque existem dois processos que se opõem.

"Você tem coisas no solo produzindo metano - conhecido como metanogênese - coisas que o consomem - conhecido como metanotrofia - e assim que você aquece, é mais como uma espingarda em que as magnitudes do metano se espalham mais à medida que fica mais quente; sugerindo que outros fatores além da temperatura regulam as emissões de metano, "disse Warner.

Eles descobriram que além do limite de 17 graus Celsius para a temperatura do solo, a variabilidade do consumo de metano se expande dramaticamente.

"Abaixo de 17 graus, a temperatura é um dos principais impulsionadores do fluxo de metano, mas acima de 17 graus, existem outros fatores que irão influenciar a produção de metano, "disse Vargas.

Pontos quentes do solo

Quanto à origem do metano, Warner disse que ainda é uma fronteira científica, mas este estudo fornece pistas suficientes para dar aos pesquisadores algumas teorias.

O primeiro é que o metano é produzido em pontos quentes do solo.

"Por ponto de acesso, queremos dizer um lugar onde as condições são propícias à produção de metano e, em seguida, esse metano é sugado pelas raízes das árvores, transportado através de seu sistema vascular e liberado para fora de seu tronco, "disse Warner." Sabemos que isso acontece em pântanos, mas em terras altas, talvez aconteça em um local específico e em nenhum outro lugar. "

O outro mecanismo que pode estar causando fluxos de metano dos troncos é o apodrecimento interno ou infecção dentro da árvore, que produz um ambiente onde as bactérias metanogênicas podem sobreviver e então o metano se espalha para fora da árvore.

"Neste momento, os mecanismos de produção de metano em florestas de terras altas não são claros. O metano pode ser transportado dos solos para cima dentro do caule e difundido para a atmosfera ou produzido dentro do caule por fungos ou arquéias - microrganismos unicelulares, "disse Vargas.

Próximos passos

Tanto Warner quanto Vargas concordaram que os próximos passos deveriam ser testar a generalidade dessas observações em diferentes florestas, e identificar os mecanismos de produção e transporte de metano em troncos de árvores. Finalmente, eles sugerem que os modelos globais e de ecossistema devem levar em consideração o metano produzido a partir de troncos de árvores como uma nova fonte de metano para a atmosfera.

“Quando as pessoas desenvolvem um ecossistema para orçamentos de metano em escala global, sempre há um pedaço em que é incerto de onde o metano está vindo. As emissões de metano pela vegetação e troncos de árvores são vistas como uma fonte recém-considerada que pode aproximar esse orçamento de nossas estimativas. É bom continuar desbastando isso, "disse Warner.