Os 16 monólitos de pastagem vêm do Kaserstattalm no Tirolês Stubaital - um local para pesquisa de ecossistema de longo prazo. Crédito:Eliza Harris
Cientistas liderados por Eliza Harris e Michael Bahn, do Instituto de Ecologia da Universidade de Innsbruck, conseguiram estudar as emissões do gás de efeito estufa N 2 O sob a influência de impactos ambientais em um nível de detalhe sem precedentes. O estudo, que agora foi publicado em Avanços da Ciência , é, portanto, também um ponto de partida para a criação de modelos que possam prever tendências futuras na dinâmica de emissão de gases de efeito estufa dos ecossistemas sob mudanças climáticas globais.
Óxido nitroso (N 2 O) é um potente gás de efeito estufa cuja taxa de crescimento atmosférico se acelerou na última década. A maior parte do N antropogênico 2 As emissões de O resultam da fertilização dos solos com nitrogênio, que é convertido em N 2 O por meio de vários processos abióticos e biológicos. Uma equipe de cientistas liderada por Eliza Harris e Michael Bahn do grupo de pesquisa de Ecologia Funcional da Universidade de Innsbruck agora foi capaz de rastrear em detalhes o N 2 Vias de produção e consumo que ocorrem dentro do ciclo do nitrogênio, e, por fim, levar à emissão desse gás de efeito estufa, como parte do projeto NitroTrace financiado pela FWF. Em uma configuração experimental na Universidade de Innsbruck, Foram estudados 16 monólitos de pastagem intactos do local subalpino de Pesquisa de Ecossistemas de Longo Prazo (LTER) de Kaserstattalm na região de Stubaital de Tirol. Os blocos de solo foram expostos à seca extrema e posterior reumedecimento. Essas condições meteorológicas refletem as mudanças climáticas para as quais muitas regiões do globo, incluindo os Alpes, estão cada vez mais expostos.
"Nosso objetivo era quantificar o efeito líquido da seca e reumedecimento em N 2 Processos de formação e emissões, que atualmente é amplamente inexplorado, "diz Eliza Harris. Contrariando as expectativas dos pesquisadores, o processo de desnitrificação, a quebra de nitrato em N 2 O e nitrogênio molecular (N2) por microrganismos especializados, foi encontrado para dominar N 2 Produção de O em solos muito secos.
De acordo com as suposições anteriores, este processo ocorre principalmente em ambientes úmidos, solos pobres em oxigênio, e como resultado mais N 2 O O pode ser liberado na atmosfera durante a seca do que o esperado. Os pesquisadores esperavam que o processo de nitrificação predominasse em solos secos, produzindo nitrato, que é um composto químico importante para as plantas. "Presumimos que se o solo estivesse seco, haveria oxigênio suficiente disponível para nitrificação. Após um exame mais detalhado, fomos capazes de detectar acúmulos de matéria orgânica contendo nitrogênio induzidos pela seca na superfície de nossas amostras de solo e identificá-los como gatilhos para a desnitrificação em solo seco. Isso sugere um papel importante para as vias de quimiodenitrificação e codenitrificação anteriormente mal compreendidas, onde processos abióticos e bióticos adicionais levam à formação de N 2 O, "explica Eliza Harris o resultado surpreendente. No geral, N 2 A emissão de O foi maior durante a reumedecimento após uma seca extrema.
Os resultados fornecem aos pesquisadores insights sem precedentes sobre o ciclo do nitrogênio e os processos envolvidos na formação do gás de efeito estufa N 2 O em resposta aos parâmetros ambientais. Uma melhor compreensão das reações de produção e consumo pode ajudar a encontrar soluções para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, que vêm aumentando há décadas.
Método de análise inovador
Crucial para o sucesso da pesquisa foi o uso de espectroscopia de isótopos a laser, tornado possível através do projeto LTER-CWN financiado pelo FFG. "Por meio dessa nova técnica analítica, podemos determinar a composição isotópica de N 2 O. Assim, obtemos uma espécie de impressão digital para o processo de formação do N emitido 2 O, que por sua vez nos ajuda a entender seu processo de formação microbiana, "enfatiza Eliza Harris a importância desse procedimento. As análises de ecologia molecular também ajudaram a determinar quais genes e micróbios estavam envolvidos na transformação do nitrogênio. Além disso, técnicas de análise espacial ajudaram a determinar a composição e distribuição dos elementos no solo. "Esperamos que, continuando a aplicar a combinação desses métodos em futuros projetos de pesquisa semelhantes, obteremos mais informações sobre os efeitos de feedback entre as mudanças climáticas e o ciclo do nitrogênio em diferentes ecossistemas e ambientes, ", diz Eliza Harris. O objetivo de longo prazo dos pesquisadores é usar modelos para prever a dinâmica de emissão do ecossistema no contexto das mudanças climáticas.
