Tubos de PVC pintados com ferrugem, conhecido como tubos IRIS, ajudam a controlar a quantidade de oxigênio no solo. Quando não há oxigênio suficiente, micróbios transformarão a ferrugem em ferro normal, que é lavado. Esses tubos estão secando após serem extraídos dos experimentos e lavados. Crédito:J.C. Fiola
Fique do lado de fora e olhe por baixo de seus pés. Lá, talvez debaixo de alguma grama, é o solo. Em um dia seco, todos os espaços do solo são preenchidos com ar. E um pouco mais abaixo, esses espaços são inteiramente de água. Então, o que há no meio?
Essa é a franja capilar. E pode ser a coisa mais importante - e misteriosa - da qual você nunca ouviu falar.
Como uma toalha de papel absorvendo a água de uma superfície, a água sobe acima de seu nível natural nos solos por meio da ação capilar. Muita atividade química e microbiana no solo varia com base na quantidade de água ou ar ao redor. Então, a franja capilar controla muitas funções importantes no solo.
"Processos importantes, como decomposição de contaminantes e armazenamento de carbono, dependem da quantidade de água e oxigênio disponíveis, "diz Jaclyn Fiola, agora um estudante de graduação na Virginia Tech. "Compreender as condições na franja capilar nos ajudará a prever onde certos processos de solo ocorrerão."
Fiola e sua equipe começaram a entender melhor esta estranha região. Mas isso não é tarefa fácil. Com toda a franja subterrânea, é invisível. E até mesmo os cientistas têm dificuldade em concordar sobre onde começa e termina a franja. É aí que os experimentos de laboratório são úteis.
A equipe reuniu dois tipos de solo, um arenoso e um argiloso. Os cientistas colocaram esse solo em baldes de cinco galões com buracos perto do fundo para permitir a entrada de água.
A bétula gruda depois de passar 118 dias nos baldes experimentais da franja capilar. Os gravetos foram retirados do solo, enxaguado, seco, e pesado para determinar quanta decomposição ocorreu. Crédito:J.C. Fiola
Para rastrear os principais eventos na franja capilar, Fiola se voltou para sistemas inteligentemente simples. Para estudar quanto oxigênio havia no solo, os pesquisadores pintaram tubos de PVC com tinta embebida em ferrugem. Eles inseriram esses tubos no solo.
Onde não havia oxigênio suficiente, em vez disso, os micróbios "respirariam" ferrugem. Isso transformaria a ferrugem em uma forma diferente de ferro, que é lavado. Medindo quanta ferrugem foi deixada, a equipe poderia dar uma olhada abaixo do solo.
Os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que a água subia toda a altura dos baldes em ambos os tipos de solo. Isso significa que a franja capilar se estendeu por pelo menos 9 polegadas, mais do que esperavam.
Eles também ficaram surpresos com o fato de os canos de PVC terem perdido a ferrugem bem acima do lençol freático. "Isso significa que o solo na franja capilar, a pelo menos 5 centímetros acima do lençol freático, está se comportando como o solo do lençol freático, embora não esteja totalmente saturado, "diz Fiola.
"Com base nas descobertas, o solo diretamente acima do lençol freático se comporta muito como o solo saturado dentro do lençol freático, "diz Fiola.
As zonas úmidas são definidas pelo governo como solos saturados próximos à superfície. Mas se os solos agirem como se estivessem saturados, mesmo acima do lençol freático, isso significa que mais áreas podem agir como pântanos e merecem proteção.
Os baldes experimentais de solo argiloso montados no início do experimento. Tubos de PVC com tinta oxidada e bastões de madeira foram usados para rastrear o oxigênio e a decomposição. Crédito:M.C. Rabenhorst
Os cientistas também queriam entender melhor como a água e o ar na franja capilar podem afetar outros processos do solo. Para rastrear a decomposição, eles inseriram varas de madeira no solo. Os pesquisadores descobriram que os micróbios que comem as varas de madeira eram enjoativos.
"Nossos resultados sugerem que os micróbios que realizam a decomposição requerem condições ideais - nem muito úmidos nem muito secos, "diz Fiola. A madeira foi mais comida no meio dos baldes onde estava úmida.
"A franja capilar é muito complicada para definir com base em uma única medição, "diz Fiola. Embora sua equipe tenha medido muitos aspectos diferentes da franja, essas medidas nem sempre concordam entre si.
Os solos são complexos, especialmente fora do laboratório. Portanto, agora os pesquisadores planejam estudar a franja capilar em condições mais realistas e no campo.
Esse trabalho futuro pode nos dar uma melhor compreensão - e apreciação por - o fuzzy, complexo, e espaços intermediários vitais sob nossos pés.
