A forma como as florestas respondem aos elevados níveis de nitrogênio da poluição atmosférica nem sempre é a mesma. Enquanto uma floresta está filtrando nitrogênio conforme o esperado, uma porcentagem maior do que a vista anteriormente está deixando o sistema novamente como o potente gás de efeito estufa, óxido nitroso, dizem pesquisadores.

"Acho que o que descrevemos é um novo exemplo de como as florestas respondem a altas entradas atmosféricas, "disse Jason Kaye, professor de biogeoquímica na Penn State.

As florestas servem como filtros importantes de nitrogênio da poluição atmosférica, como a queima de combustíveis fósseis, protegendo o nutriente de vazar para os riachos e causar danos ambientais.

"No passado, os cientistas definiram um número limitado de maneiras pelas quais as florestas podem responder à medida que acumulam novas entradas de nitrogênio da poluição atmosférica, "Kaye disse." Vemos muito nitrogênio entrando, mas parece estar saindo como um gás, e essa é uma nova reviravolta em nossa compreensão de como as florestas vão responder à poluição atmosférica. "

Estudos anteriores descobriram que as florestas absorvem até 90% do nitrogênio que cai da atmosfera com a chuva. Quando as florestas ficam saturadas, o nitrogênio adicional não é absorvido de forma tão eficaz e é transportado morro abaixo para os riachos, onde pode sair do sistema e contribuir para a poluição da água.

Parte do nitrogênio também é consumido por micróbios encontrados na umidade, solos com baixo teor de oxigênio perto de riachos e pântanos, e é transformado no óxido nitroso do gás de efeito estufa, que eventualmente retorna à atmosfera.

No novo estudo, publicado recentemente no Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , pesquisadores descobriram que a floresta estava absorvendo mais da metade do nitrogênio da poluição atmosférica, mas que a produção de óxido nitroso ocorre a uma taxa maior do que o esperado, e em porções de planalto da bacia hidrográfica não estudadas anteriormente. A produção de óxido nitroso nas terras altas foi uma das maiores saídas de nitrogênio no sistema.

"Movendo-se para áreas montanhosas mais distantes do riacho, você não espera que esteja tão molhado, "disse Julie Weitzman, um pesquisador de pós-doutorado no CUNY Advanced Science Research Center e no Cary Institute of Ecosystem Studies. “Mas conhecendo a hidrologia da região, especialmente a vala e a meia encosta com solo profundo, ele pode definitivamente ficar saturado com o escoamento dos topos irregulares e o fluxo convergente se movendo para áreas côncavas. "

Os pesquisadores disseram que o orçamento de nitrogênio que desenvolveram pode levar a uma melhor compreensão de como grandes paisagens, como as florestas do Nordeste dos EUA, irá responder aos níveis crescentes de nitrogênio na atmosfera.

“Queremos ser capazes de prever como os ecossistemas florestais vão proteger os fluxos da poluição atmosférica, "Kaye disse." Queremos ser capazes de projetar isso no futuro em muitos cenários diferentes. Acho que este trabalho sugere que realmente precisamos pensar sobre o controle das perdas de gás nitrogênio das terras altas à medida que construímos esse entendimento. "

O estudo também é um dos primeiros a criar um orçamento de nitrogênio que inclui entradas de intemperismo de rocha. Os pesquisadores disseram que cerca de 10 por cento das entradas anuais de nitrogênio vêm do intemperismo das rochas. Porque o leito de xisto é generalizado na superfície da Terra, o desgaste das rochas representa uma parte importante do orçamento de nitrogênio que faltou em estudos anteriores, disseram os pesquisadores.

Weitzman, quem é o autor principal do artigo, conduziu a pesquisa enquanto era estudante de graduação na Penn State. Ela coletou amostras de campo por dois anos no Observatório da Zona Crítica de Susquehanna Shale Hills, parte de uma rede financiada pela National Science Foundation que promove pesquisas interdisciplinares em ciências da superfície da Terra.

Susan Brantley, distinto professor de geociências na Faculdade de Ciências da Terra e Minerais e diretor do Earth and Environmental Systems Institute na Penn State, é o investigador principal do projeto Shale Hills CZO.

"O CZO é único porque há tantos colaboradores diferentes olhando para diferentes aspectos da zona crítica, "Weitzman disse." Havia muitos dados e muitas pessoas olhando para diferentes aspectos. Você não precisa sair e tentar lidar com cada pequeno aspecto do orçamento de nitrogênio sozinho. Reunimos esse orçamento com algumas informações de todos que trabalharam lá. "

O CZO possui dois sítios florestais próximos ao Centro Ambiental Shaver's Creek, no condado de Huntingdon. O projeto foi recentemente expandido para incluir um sítio agrícola de propriedade de Herbert Cole, professor emérito da Faculdade de Ciências Agrárias.

"Estamos acumulando essas bacias de captação que nos ajudam a prever o que está acontecendo em Shaver's Creek, "Kaye disse." Nós temos uma compreensão da bacia hidrográfica. A água está descendo pelas paisagens agrícolas, e precisamos adotar a mesma abordagem de orçamento de nitrogênio e aplicá-la à Cole Farm e ver o que aprendemos lá. "