As árvores que crescem no topo do Granito da Montanha Calva, no sul de Sierra Nevada, dependem de nutrientes da poeira atmosférica soprada pelo vento - mais de 50 por cento - em comparação com os nutrientes fornecidos por rochas subjacentes.

Pesquisadores da Universidade de Wyoming conduziram um estudo que encontrou este resultado surpreendente medindo os isótopos de neodímio na rocha, solo, poeira e agulhas de pinheiro em árvores vivas. Usando este sistema bem restrito, o grupo conseguiu combinar dados mundiais para mostrar que este fenômeno não se limita à Sierra Nevada, e que poeira estranha fertiliza plantas em muitos locais do mundo.

"As árvores na Sierra Nevada estão usando a poeira como nutrientes, "diz Cliff Riebe, professor associado do Departamento de Geologia e Geofísica da UW. "Esta é uma descoberta nova."

Riebe foi o segundo autor de um artigo, intitulado "Padrões Globais de Fornecimento de Pó e Nutrientes Básicos para Ecoyems Montane, "que foi publicado hoje (6 de dezembro) em Avanços da Ciência , uma publicação derivada da Science. O jornal online publica artigos significativos, pesquisa original inovadora que avança as fronteiras da ciência e amplia os padrões de excelência estabelecidos pela Ciência.

Lindsay Arvin, um estudante de mestrado UW de Chicago com especialização em geologia e geofísica, foi o autor principal do artigo. Arvin colheu amostras de agulhas de pinheiro vivas na Sierra Nevada, principalmente um habitat de floresta de coníferas, durante o verão de 2015.

Mais tarde naquele outono, Arvin viajou para o laboratório de Sarah Aciego na Universidade de Michigan, onde ela trabalhou com Molly Blakowski, um estudante de pós-graduação na Universidade de Michigan, para processar amostras. Em particular, eles estavam interessados ​​em extrair neodímio, um elemento da tabela periódica associado a minerais contendo fósforo, que são uma importante fonte de nutrientes para as plantas.

"A similaridade no comportamento químico entre neodímio e fósforo torna os isótopos de neodímio um análogo útil para rastrear a absorção de fósforo em sistemas vegetais, "diz Aciego, agora é professor adjunto da UW. "Nesse caso, fomos capazes de rastrear o neodímio de duas fontes - poeira estrangeira da Ásia e do Vale Central da Califórnia, e a rocha de granito. "

"Usamos duas impressões digitais para rastrear os nutrientes. A poeira tem uma impressão digital isotópica, e a rocha-mãe tem outra impressão digital isotópica, "Riebe explica." As agulhas de pinheiro mostram o grau de mistura das duas impressões digitais. Os solos também apresentam uma mistura dos dois. "

Essas observações sugerem que os nutrientes derivados da poeira podem ser vitais para os ecossistemas das montanhas - mesmo quando o suprimento de nutrientes da rocha-mãe é substancial, o artigo conclui.

"Embora outros estudos tenham mostrado que a poeira pode aumentar os fluxos elementares totais nos ecossistemas, este é o primeiro estudo a quantificar a transferência de neodímio e, por procuração, fósforo, da poeira às plantas, "Aciego explica." Além disso, a influência é muito maior do que eu previa e sugere que os elementos da poeira podem ter um impacto muito maior nos ecossistemas globais do que a hipótese anterior. "

Vários estudos anteriores quantificaram a absorção de nutrientes derivados da poeira em paisagens estáveis ​​ou em erosão lenta. Mas, apenas alguns quantificaram nutrientes derivados de poeira em ecossistemas montanhosos com taxas de erosão substanciais.

Riebe diz que seu grupo de pesquisa pegou dois conjuntos de dados existentes - um banco de dados global de taxas de erosão compilado em 2011 e um modelo global de fluxos de poeira criado em 2014 - para observar os efeitos da poeira em todo o mundo.

"Esta combinação de conjuntos de dados anteriores nos permite ver onde a poeira é importante no mundo, "Riebe diz." Uma descoberta surpreendente é que a poeira pode ser mais importante do que se pensava em muitos lugares, incluindo as Montanhas Apalaches e a Europa Ocidental. "

"O conceito de 'zona crítica' da Terra nos dá a estrutura para olhar para o meio ambiente de uma perspectiva mais ampla e ver a influência global do que se pensava serem processos regionais, "diz Richard Yuretich, diretor de programa do Programa de Observatórios da Zona Crítica da National Science Foundation (NSF), que financiou o estudo. “Esta pesquisa mostra que a poeira transportada na atmosfera ao redor do mundo é uma importante fonte de nutrientes para as plantas em todos os ambientes, mesmo onde sua contribuição não seja óbvia. A Terra mantém seu equilíbrio, muitas vezes de maneiras surpreendentes. "

Riebe vê uma conexão entre sua pesquisa mais recente e a pesquisa de cinco anos, Subvenção de US $ 20 milhões da NSF que a UW recebeu em setembro para ser usada em pesquisas microbianas. Usando técnicas de ponta, incluindo sequenciamento de DNA e modelagem computacional, os cientistas esperam aprender a distribuição e as consequências ecológicas dos micróbios, produzindo percepções que ajudarão os habitantes de Wyoming a enfrentar uma variedade de desafios - desde o gerenciamento de pastagens, recursos florestais e hídricos, para recuperar áreas perturbadas pela extração mineral, para melhorar a produtividade da colheita.

"As comunidades microbianas na poeira de diferentes fontes podem diferir, "Riebe diz." Como parte do próximo programa Wyoming EPSCoR (Programa Estabelecido para Estimular a Pesquisa Competitiva), podemos tentar entender se a poeira de fontes distantes está afetando o microbioma do Wyoming. Pode ser do Deserto Vermelho ou da Ásia. "