Pesquisadores identificam enriquecimento de nutrientes impulsionado pela redistribuição das chuvas nas copas das árvores
(a) e (c) mostram a distribuição dos locais das amostras nas zonas de precipitação e temperatura, e a comparação da quantidade de literatura entre diferentes formas de vida e ecossistemas; (b) e (d) ilustram a proporção de dados de queda e fluxo através de zonas climáticas e tipos de vegetação. Crédito:Science China Press A precipitação acopla-se profundamente à ciclagem de nutrientes através de suas interações com a deposição atmosférica e a interceptação do dossel, o que altera suas próprias propriedades químicas. A queda e o fluxo do caule transportam numerosos elementos para o solo, não só afectando a estrutura das comunidades microbianas do solo, a sobrevivência individual das plantas e a sucessão da comunidade vegetal, mas também regulando a estrutura e função do ecossistema. Isso constitui um processo ecológico chave que conecta a atmosfera, a filosfera e a rizosfera.
Em comparação com os processos hidrológicos de redistribuição das chuvas nas copas das árvores, continua a existir uma falta de conhecimento profundo sobre os mecanismos e impactos do transporte de nutrientes, particularmente o reconhecimento insuficiente do padrão geral de enriquecimento de nutrientes com base em comparações entre zonas bioclimáticas típicas em todo o mundo.
Em artigo publicado na revista Science China Earth Sciences , os investigadores analisaram uma série de artigos académicos ingleses e chineses publicados desde o início deste século, centrando-se no enriquecimento de nutrientes impulsionado pela redistribuição das chuvas nas copas das árvores. Ao examinar 1.020 artigos dos bancos de dados Web of Science e CNKI de 2000 a 2022, íons-chave críticos para a sobrevivência das plantas, incluindo K
+
, Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, NH4
+
, Cl
−
, NÃO3
−
, SO4
2
−
, foram identificados para calcular suas concentrações e coeficientes de lixiviação.
A quantidade de nutrientes e a capacidade de enriquecimento foram comparadas para concluir um padrão geral de enriquecimento de nutrientes em diferentes zonas de chuva (árida e semi-árida, úmida e semi-úmida e extremamente úmida), zonas de temperatura (tropical, temperada quente e temperada fria), formas de vida vegetal (árvores e arbustos), morfologias foliares (coníferas e de folhas largas), hábitos foliares (perenes e caducifólias), tipos de florestas (puras e mistas) e tipos de ecossistemas (naturais e artificiais).
Seus resultados sugerem que o enriquecimento de nutrientes em ecossistemas terrestres impulsionado pela redistribuição das chuvas nas copas das árvores envolve os processos de entrada, transporte e liberação de nutrientes. As características aerodinâmicas da copa, particularmente durante a estação de crescimento, influenciam os mecanismos de transporte de nutrientes.
Estruturas de copa complexas com ramos e folhas intrincados têm maior capacidade de capturar a deposição atmosférica seca do que a deposição úmida. Os resíduos e excreções de espécies que vivem nas copas acrescentam complexidade às fontes de nutrientes, tornando necessárias análises do balanço de nutrientes para compreender o papel da copa como fonte ou sumidouro de nutrientes.
Além disso, a interação das condições meteorológicas, características das plantas e características dos solutos afeta o enriquecimento de nutrientes na queda e no fluxo do caule. Embora a investigação actual analise frequentemente estes factores de forma independente para facilitar a quantificação, esta abordagem não consegue capturar completamente os mecanismos subjacentes que influenciam o enriquecimento de nutrientes.
O caminho do enriquecimento, factores influentes e significado ecológico do enriquecimento de nutrientes impulsionado pela redistribuição das chuvas nas copas das árvores. (a) e (b) mostram os diagramas da ciclagem de nutrientes nas escalas grande (por exemplo, paisagem ou ecossistema) e pequena (por exemplo, parcela ou planta individual), respectivamente. (c) explica seu mecanismo influente e significado ecológico. Crédito:Science China Press
Foi relatado um padrão global de quantidade e enriquecimento de nutrientes, impulsionado pela redistribuição das chuvas nas copas das árvores. A concentração média de íons no fluxo de tronco (6,13 mg L
−
1
) é 2,1 vezes maior do que no throughfall. SO4
2
−
(12,45 e 6,32 mg L
−
1
) e Cl
−
(9,21 e 4,81 mg L
−
1
) mostram as concentrações mais altas tanto no fluxo pelo tronco quanto na queda, enquanto K
+
(13,7 e 5,8) e Mg
2+
(5.6 e 2.8) apresentam os maiores coeficientes de lixiviação. Em diferentes zonas de precipitação, as regiões extremamente húmidas têm as concentrações de iões mais baixas na queda e no fluxo do caule, mas os coeficientes de lixiviação mais elevados.
Devido a restrições energéticas, as regiões com temperaturas mais elevadas têm frequentemente uma distribuição generalizada de vegetação. A transpiração e a evaporação vigorosas aceleram o ciclo regional do vapor de água, o que, combinado com o aumento da frequência e quantidade de chuvas, dilui parcialmente as concentrações de íons. A zona temperada fria tem, portanto, as maiores concentrações de íons, enquanto os coeficientes de lixiviação não mostram uma tendência clara com o aumento da temperatura.
No que diz respeito aos tipos funcionais de plantas e aos tipos de ecossistemas, os arbustos, as plantas coníferas, as florestas mistas e os ecossistemas artificiais têm capacidades de enriquecimento de nutrientes mais fortes em comparação com as árvores, as plantas de folhas largas, as florestas puras e os ecossistemas naturais. Seus coeficientes de lixiviação de íons variam de 1,1 a 3,0 vezes maiores que os destes últimos.
Os investigadores enfatizam a falta de compreensão relativamente à maior eficiência do enriquecimento de nutrientes através do fluxo do caule, apesar dos benefícios bem estabelecidos do enriquecimento de nutrientes através da queda. A pesquisa atual concentra-se principalmente na interceptação do dossel em ecossistemas naturais com espécies de árvores de folhas largas, com atenção limitada dada a arbustos, plantas coníferas e ecossistemas artificiais que demonstram maior capacidade de enriquecimento de nutrientes.
O artigo sugere direções direcionadas para pesquisas futuras. Embora reconhecendo as lacunas na investigação actual, há também uma necessidade de analisar as características funcionais das raízes, o fluxo preferencial do solo e os processos de erosão hidráulica do solo. Esta avaliação abrangente é necessária para avaliar o impacto de todo o processo de redistribuição da precipitação, incluindo a copa e o solo, no enriquecimento, transporte e transformação de nutrientes.
