O projeto Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments usa uma série de compartimentos para expor terrenos de turfa a dióxido de carbono e temperaturas elevadas. Crédito:Misha Krassovski / ORNL, Departamento de Energia dos EUA
Cientistas do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia demonstraram uma relação direta entre o aquecimento do clima e a perda de carbono em um ecossistema de turfeiras. Seu estudo foi publicado em AGU Advances fornece um vislumbre de futuros potenciais onde estoques significativos de carbono em turfeiras poderiam ser liberados na atmosfera como gases de efeito estufa.
As turfeiras cobrem atualmente cerca de 3% da massa terrestre da Terra e detêm pelo menos um terço do carbono global do solo - mais carbono do que é armazenado nas florestas do mundo.
As turfeiras são particularmente boas para bloquear o carbono por causa do frio, molhado, condições ácidas que preservam camadas de plantas antigas com metros de profundidade. Os cientistas têm demonstrado grande interesse por essas enormes reservas de carbono, questionando quanto e com que rapidez o mais quente, condições mais secas em um pântano de turfa podem desencadear processos microbianos que liberam carbono na forma de dióxido de carbono e metano no ar, promovendo o ciclo de aquecimento à medida que os gases prendem o calor na atmosfera.
Insira as Respostas Spruce e Peatland do DOE sob Ambientes de Mudança, ou projeto SPRUCE, um experimento único de manipulação de todo o ecossistema nas florestas do norte de Minnesota. SPRUCE usa uma série de gabinetes para expor grandes parcelas de turfeiras a cinco temperaturas diferentes, com a mais quente das câmaras experimentando um aumento de cerca de 16 graus Fahrenheit acima e profundamente abaixo do solo. Metade dos recintos também recebeu níveis elevados de dióxido de carbono.
Os cientistas usaram compartimentos experimentais SPRUCE para registrar a perda líquida de carbono de parcelas aquecidas nas turfeiras de Minnesota. Crédito:Misha Krassovski / ORNL, Departamento de Energia dos EUA
Este experimento futurístico permite aos cientistas medir os efeitos das condições que este ecossistema nunca experimentou antes, fornecendo um vislumbre de climas futuros potenciais.
"Por causa do investimento do DOE em um experimento em grande escala, conseguimos estudar o aquecimento de todo o ecossistema em uma gama de temperaturas que não pode ser extrapolada de dados históricos, "disse Paul Hanson, Cientista do ecossistema ORNL e coordenador do projeto SPRUCE. "Ao fazer isso, temos evidências de que as perdas de carbono serão previstas para os sistemas de turfeiras que mudam rapidamente no futuro. "
Hanson e seus colegas examinaram três anos de dados SPRUCE, rastreando mudanças no crescimento da planta, níveis de água e turfa, atividade microbiana, crescimento de raízes finas e outros fatores que controlam o movimento do carbono para dentro e para fora do ecossistema. Juntos, essas entradas e saídas constituem o que é conhecido como orçamento de carbono.
O estudo descobriu que em apenas três anos, todas as parcelas de turfeiras aquecidas se transformaram de acumuladores de carbono em emissores de carbono - marcando a primeira vez que parcelas de todo o ecossistema foram usadas para documentar tais mudanças. Esta mudança fundamental na natureza do pântano ocorreu mesmo no nível mais modesto de aquecimento (cerca de 4 graus F acima da temperatura ambiente), e mostrou taxas de perda de carbono de cinco a quase 20 vezes mais rápidas do que as taxas históricas de acumulação.
Os gabinetes SPRUCE altamente instrumentados mediram o movimento do carbono através dos terrenos turfosos, registrando que turfeiras aquecidas mudaram de acumuladores de carbono para emissores de carbono. Crédito:ORNL, Departamento de Energia dos EUA
Temperaturas mais altas se traduzem diretamente em maiores emissões de carbono, com o mais quente dos lotes experimentalmente aquecidos emitindo mais dióxido de carbono e metano. Os cientistas ficaram surpresos ao encontrar essa relação linear entre calor e perda de carbono.
"Esta é uma relação muito estreita para dados biológicos, "Hanson disse." Esses resultados estavam dentro da gama de hipóteses que nos permitimos pensar, mas a sensibilidade da perda de carbono à temperatura foi uma surpresa. "
O declínio do musgo esfagno, uma espécie-chave neste ecossistema, contribuiu notavelmente para a perda líquida de carbono. Um estudo anterior do colega do ORNL, Richard Norby, detalhou o papel do esfagno no acúmulo de carbono na turfa e sua degradação potencialmente irreversível à medida que o aquecimento seca os pântanos.
Os dados SPRUCE informarão um novo modelo de pântanos para uso potencial no projeto de Modelo de Sistema Terrestre Exascale de Energia do DOE, que usa computação de alto desempenho para simular e prever mudanças ambientais importantes para o setor de energia. O modelo de pantanal previu com precisão os efeitos da temperatura, mas superestimou o impacto do dióxido de carbono elevado em comparação com os dados SPRUCE, que não mostrou efeitos significativos no nível do ecossistema após três anos de tratamento.
