Os cientistas do clima não contabilizam adequadamente o que as plantas fazem à noite, e essa, acontece que, É um erro. Um novo estudo do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) descobriu que a absorção de nutrientes pelas plantas na ausência de fotossíntese afeta as emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera.

Em um estudo publicado hoje em Nature Mudança Climática , o autor principal William Riley demonstra como melhorar os modelos climáticos para representar com mais precisão a dinâmica biogeoquímica da terra. Usando um novo modelo de terra global, eles desenvolveram e se integraram ao Energy Exascale Earth System Model (E3SM) do DOE, Riley e sua equipe descobriram que as plantas podem absorver mais dióxido de carbono e os solos perdem menos óxido nitroso do que se pensava anteriormente. Suas simulações globais implicam feedbacks mais fracos do ecossistema terrestre com a atmosfera do que os modelos atuais prevêem.

"Esta é uma boa notícia, com relação ao que está atualmente nos modelos climáticos, "disse Riley, um cientista da Área de Ciências Ambientais e da Terra do Berkeley Lab. "Mas não são boas notícias em geral - não vão resolver o problema. Não importa o que aconteça, as plantas não acompanharão as emissões antropogênicas de dióxido de carbono; é que eles podem se sair melhor do que os modelos atuais sugerem. "

Humanos emitiram um recorde de 34 gigatoneladas de CO ₂ por ano, em média na última década. Quase metade disso permanece na atmosfera, enquanto o resto é absorvido pelos oceanos e pela terra (por meio da fotossíntese); a última quantia, chamado de sumidouro de carbono terrestre, varia de ano para ano, dependendo de fatores como incêndios, seca, uso da terra, e o clima.

Os cientistas estão tentando entender como o aumento das emissões globais de dióxido de carbono afetará o reservatório de carbono terrestre, que é estimado atualmente entre 0 e 11 gigatoneladas de CO ₂ por ano, incluindo mudança no uso da terra, com grande variabilidade interanual. Outra complicação envolve o óxido nitroso terrestre, que é um poderoso gás de efeito estufa liberado naturalmente da terra e pelas atividades agrícolas e industriais. Em outras palavras, Até que ponto as plantas serão capazes de amenizar os aumentos nas emissões antropogênicas de dióxido de carbono?

O novo estudo do Berkeley Lab descobriu que, por não contabilizar adequadamente o que as plantas fazem à noite e durante a estação de não crescimento, modelos climáticos podem estar subestimando o sumidouro de carbono terrestre e superestimando a liberação de óxido nitroso, o último por 2,4 gigatoneladas de CO ₂ -equivalente por ano. "Este número é substancial em comparação com o atual sumidouro de carbono terrestre, "Riley disse, em qualquer lugar de cerca de um quarto a mais de 100 por cento, dependendo do ano.

Competição planta-micróbio por nutrientes

A capacidade das plantas de absorver dióxido de carbono é limitada pela disponibilidade de nutrientes do solo, especialmente nitrogênio e fósforo. Quanto mais abundantes forem os nutrientes, mais as plantas podem aproveitar o aumento do dióxido de carbono atmosférico. Os micróbios do solo também são um fator, porque competem com as plantas por nutrientes.

Micróbios, na verdade, desempenham um papel importante no ciclo do carbono, e as interações entre as plantas, solo, e os micróbios são complexos, apresentando um desafio para os cientistas do clima. A maioria dos modelos climáticos presume que as plantas competem por nutrientes no solo apenas quando os estão exigindo para a fotossíntese, e não, por exemplo, à noite ou em épocas de não crescimento.

"O que a maioria dos modelos climáticos ignorou é esta literatura de observação bastante robusta mostrando que as plantas adquirem nitrogênio do solo mesmo quando não estão fotossintetizando, "Riley disse.

O Berkeley Lab tem se concentrado no tópico das interações planta-solo-micróbio por meio de sua iniciativa Microbes to Biomes, e será um tema central do Centro de Integração do Programa Biológico e Ambiental, ou BioEPIC, uma instalação proposta que abrigaria capacidades experimentais únicas para o avanço dos objetivos da missão do DOE em energia e ciência ambiental. Um dos objetivos é representar e estudar esses processos em escala e de forma controlada.

"Este estudo demonstra o progresso na representação mais mecanicamente dos processos terrestres que são importantes para o clima e serão importantes para a BioEPIC, "Riley disse.

Menores emissões de óxido nitroso

Neste estudo, Qing Zhu, pesquisador do Berkeley Lab, um co-autor do artigo, conduziu uma meta-análise de 120 experimentos de absorção de nitrogênio de curto prazo pelas plantas para testar seu novo modelo global de terras, denominado ELMv1. "Também comparamos as observações da absorção de nutrientes durante a noite e durante o dia e em outras estações, "Riley disse." Estamos bastante confiantes de que os mecanismos básicos do modelo estão corretos e esta meta-análise e as observações individuais do local confirmam isso. "

Eles descobriram que uma porção significativa da absorção de nutrientes ocorre na ausência de fotossíntese, à medida que as plantas e os micróbios competem por nutrientes. "Os valores variam muito de acordo com a latitude, mas nas latitudes mais altas, como o Ártico, cerca de 20% da absorção anual de nitrogênio pelas plantas ocorre fora da estação de cultivo. Isso sobe para 55 por cento para a absorção noturna nos trópicos, "disse ele." Isso é um grande negócio para as plantas e vai facilitar a absorção de carbono pela atmosfera, e atualmente é completamente ignorado na maioria dos modelos climáticos. "

"Este tipo de melhoria do modelo nos ajudará a entender melhor as implicações do futuro CO ₂ emissões, "Riley disse.

Um co-autor adicional do artigo, "Feedbacks mais fracos do clima da terra a partir da absorção de nutrientes durante os períodos de inatividade da fotossíntese, "foi o cientista do Berkeley Lab, Jinyun Tang. O estudo foi financiado pelo Office of Science do DOE.