Durante séculos, a ciência predominante indicou que todo o nitrogênio da Terra disponível para as plantas vem da atmosfera. Mas um estudo da Universidade da Califórnia, em Davis, indica que mais de um quarto vem do leito rochoso da Terra.

O estudo, a ser publicado em 6 de abril na revista Science, descobriu que até 26% do nitrogênio em ecossistemas naturais é proveniente de rochas, com a fração restante da atmosfera.

Antes deste estudo, a entrada desse nitrogênio no sistema terrestre global era desconhecida. A descoberta pode melhorar muito as projeções das mudanças climáticas, que dependem do entendimento do ciclo do carbono. Essa fonte recém-identificada de nitrogênio também pode alimentar o ciclo do carbono em terra, permitindo que os ecossistemas retirem mais emissões da atmosfera, disseram os autores.

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“Nosso estudo mostra que o intemperismo de nitrogênio é uma fonte globalmente significativa de nutrição para solos e ecossistemas em todo o mundo”, disse o co-autor Ben Houlton, professor do Departamento de Terra, Ar e Recursos Hídricos da UC Davis e diretor da UC Davis Muir. Instituto. “Isso contraria o paradigma secular que estabeleceu as bases para as ciências ambientais. Acreditamos que esse nitrogênio possa permitir que florestas e pastos sequestem mais emissões de CO2 de combustíveis fósseis do que se pensava anteriormente. ”

O intemperismo é a chave

Os ecossistemas precisam de nitrogênio e outros nutrientes para absorver a poluição por dióxido de carbono, e há uma quantidade limitada disponível de plantas e solos. Se uma grande quantidade de nitrogênio vem das rochas, isso ajuda a explicar como os ecossistemas naturais, como as florestas boreais, são capazes de absorver altos níveis de dióxido de carbono.

Mas nem toda rocha pode liberar nitrogênio. A disponibilidade de nitrogênio da rocha é determinada pelo intemperismo, que pode ser físico, como por meio de movimento tectônico, ou químico, como quando os minerais reagem com a água da chuva.

É principalmente por isso que o clima de nitrogênio na rocha varia entre regiões e paisagens. O estudo disse que grandes áreas da África são desprovidas de substratos rochosos ricos em nitrogênio, enquanto as latitudes do norte têm alguns dos mais altos níveis de intemperismo por nitrogênio. Estima-se que regiões montanhosas como o Himalaia e os Andes sejam fontes significativas de intemperismo do nitrogênio da rocha, semelhantes à importância dessas regiões para as taxas de intemperismo global e o clima. Pradarias, tundras, desertos e bosques também experimentam taxas consideráveis ​​de intemperismo de nitrogênio na rocha.

Geologia e seqüestro de carbono

O mapeamento dos perfis de nutrientes nas rochas para o seu potencial de absorção de carbono poderia ajudar a impulsionar considerações de conservação. Áreas com níveis mais altos de intemperismo por nitrogênio na rocha podem ser capazes de sequestrar mais carbono.

“A geologia pode ter um enorme controle sobre quais sistemas podem absorver dióxido de carbono e quais não”, disse Houlton. “Quando se pensa em seqüestro de carbono, a geologia do planeta pode ajudar a orientar nossas decisões sobre o que estamos conservando”.

Gap misterioso

O trabalho também elucida o “caso do nitrogênio ausente”. Por décadas, cientistas reconheceram que mais nitrogênio se acumula em solos e plantas do que pode ser explicado apenas pela atmosfera, mas eles não conseguiam identificar o que estava faltando.

“Nós mostramos que o paradoxo do nitrogênio está escrito em pedra”, disse o co-autor principal Scott Morford, um estudante de pós-graduação da UC Davis na época do estudo. “Há nitrogênio suficiente nas rochas, e ele se decompõe rápido o suficiente para explicar os casos em que houve essa lacuna misteriosa.”

Em trabalhos anteriores, a equipe de pesquisa analisou amostras de rochas antigas coletadas nas Montanhas Klamath, no norte da Califórnia, para descobrir que as rochas e árvores circundantes mantinham grandes quantidades de nitrogênio. Com o presente estudo, os autores construíram sobre esse trabalho, analisando o equilíbrio de nitrogênio do planeta, proxies geoquímicos e construindo um modelo espacial de intemperismo de nitrogênio para avaliar a disponibilidade de nitrogênio de rocha em uma escala global.

Os pesquisadores dizem que o trabalho não tem implicações imediatas para os agricultores e horticultores, que dependem muito do nitrogênio em formas naturais e sintéticas para cultivar alimentos. Trabalhos anteriores indicaram que algum nitrato de fundo na água subterrânea pode ser rastreado até fontes de rocha, mas mais pesquisas são necessárias para entender melhor o quanto.

Reescrevendo livros didáticos

“Esses resultados vão exigir a reescrita dos livros didáticos”, disse Kendra McLauchlan, diretora do programa na Divisão de Biologia Ambiental da National Science Foundation, que co-financiou a pesquisa. “Embora houvesse indícios de que as plantas poderiam usar nitrogênio derivado da rocha, essa descoberta quebra o paradigma de que a principal fonte de nitrogênio disponível é a atmosfera. O nitrogênio é o nutriente limitante mais importante da Terra e um poluente perigoso, por isso é importante entender os controles naturais de sua oferta e demanda. Atualmente, a humanidade depende do nitrogênio atmosférico para produzir fertilizante suficiente para manter a oferta mundial de alimentos. Uma descoberta dessa magnitude abrirá uma nova era de pesquisas sobre esse nutriente essencial ”.

O professor Rand Dav Dahlgren da UC Davis no Departamento de Terra, Ar e Recursos Hídricos co-autor do estudo.

O estudo foi financiado pela Divisão de Ciências da Terra da National Science Foundation e sua Divisão de Biologia Ambiental, bem como pela Fundação Andrew W. Mellon.

Referência:
BZ Houlton, SL Morford, RA Dahlgren. Evidência convergente para fontes de nitrogênio de rochas difundidas no ambiente de superfície da Terra. Science, 2018; 360 (6384): 58 DOI: 10.1126 / science.aan4399

Nota: O post acima é reimpresso de materiais fornecidos pela Universidade da Califórnia – Davis . Original escrito por Kat Kerlin.

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