Fungos microscópicos aumentam o armazenamento de carbono no solo em novas paisagens criadas pelo encolhimento das geleiras do Ártico

As geleiras árticas derretidas estão em rápida recessão, e organismos microscópicos colonizam as paisagens recém-expostas. O Dr. James Bradley, leitor honorário em Biogeoquímica Ártica na Escola de Ciências Biológicas e Comportamentais da Queen Mary University of London, e sua equipe, revelaram que as leveduras desempenham um papel importante na formação do solo no Ártico após o derretimento das geleiras.

Cerca de 10% da superfície terrestre da Terra é coberta por gelo glacial. No entanto, as geleiras estão recuando cada vez mais e mais rápido por causa do aquecimento global. À medida que isso acontece, elas expõem novas paisagens que, por muitos milhares de anos, foram cobertas de gelo.

Depois que o gelo glacial desaparece, formas de vida microscópicas colonizam o leito rochoso agora acessível, acumulando nutrientes e formando novos solos e ecossistemas. Como o solo pode ser um estoque significativo de carbono sob as circunstâncias certas, como exatamente novos solos se formam após o derretimento das geleiras é uma questão de grande relevância científica e social.

Para estudar a formação dos solos do Ártico, uma equipe liderada pelo Dr. Bradley viajou para Svalbard — um arquipélago de ilhas aproximadamente na metade do caminho entre o Polo Norte e a costa norte da Noruega, e bem acima do círculo ártico. Aqui, o clima está esquentando sete vezes mais rápido do que o resto do mundo, e as geleiras estão em rápido declínio.

As paisagens áridas que são expostas oferecem muito pouco para sustentar qualquer forma de vida: o terreno rochoso carece de nutrientes, as temperaturas caem para bem abaixo de zero por meses a fio e, por causa de sua alta latitude, há uma completa falta de luz solar durante a noite polar de inverno. Os primeiros colonizadores pioneiros do terreno inóspito são microrganismos como bactérias e fungos.

Esses micróbios determinam quanto carbono e nitrogênio podem ser armazenados nos solos — mas muito pouco se sabe sobre os processos exatos por trás dessa estabilização de nutrientes por meio da atividade microbiana. Bradley e sua equipe estudaram esses solos para entender melhor como os micróbios contribuem para o processo de formação do solo quando as geleiras desaparecem.

Os resultados do estudo, no qual participaram outros pesquisadores da Alemanha, Estados Unidos e Suíça, foram publicados na revista Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS).

Linha do tempo da colonização

A pesquisa se concentra no campo dianteiro de Midtre Lovénbreen, uma geleira de vale em recuo no noroeste de Spitsbergen. O Dr. James Bradley, que trabalhou pela primeira vez no local em 2013, disse: “Uma década atrás, eu estava andando sobre o gelo e perfurando núcleos de gelo na geleira. Quando retornamos em 2021, a geleira havia encolhido e, em vez de gelo, havia solos estéreis e aparentemente sem vida.”

Mas, após análises laboratoriais desses solos, os pesquisadores descobriram que eles contêm comunidades incrivelmente diversas de micróbios, as menores e mais simples formas de vida na Terra.

As áreas recém-expostas são ideais para pesquisar mudanças incrementais no solo, pois são um laboratório natural para observar os vários estágios do desenvolvimento do solo. O solo mais próximo da margem da geleira é o mais jovem, e o solo mais distante da geleira em recuo é incrementalmente mais antigo — onde mais tempo passou permitindo que a vida colonizasse o terreno.

“Esses são alguns dos ecossistemas mais intocados, delicados e vulneráveis ​​do planeta, e são rapidamente colonizados por micróbios especializados, mesmo estando sujeitos a extremos de temperatura, luz, água e disponibilidade de nutrientes”, disse o Dr. Bradley.

Ajustando-se ao sol da meia-noite e ao clima frequentemente mutável, os cientistas passaram semanas trabalhando no terreno rochoso e irregular do campo de frente da geleira, cercado por gelo fendido, um fiorde lar de baleias minke e focas, e tundra compartilhada por raposas do Ártico, renas e ursos polares. Os pesquisadores são treinados para reconhecer comportamentos de ursos polares e manuseio seguro de armas de fogo, em caso de um encontro com um urso enquanto trabalham no ambiente remoto do Ártico.

Fungos pioneiros sequestram carbono no solo

A equipe de Bradley investigou a composição microbiana dos solos por análise de DNA, enquanto também media o ciclo e o fluxo de carbono e nitrogênio. Por meio de experimentos envolvendo aminoácidos marcados com isótopos, eles conseguiram acompanhar precisamente a assimilação microbiana e o metabolismo do carbono orgânico.

“Estávamos especialmente interessados ​​em qual proporção de carbono os microrganismos retêm no solo como biomassa e quanto eles liberam de volta para a atmosfera como dióxido de carbono”, diz Juan Carlos Trejos-Espeleta, principal autor do estudo da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, Alemanha.

O foco principal deles era nos fungos — um grupo de microrganismos que são conhecidos por serem frequentemente mais bem adaptados do que as bactérias em armazenar muito carbono no solo e mantê-lo lá. A proporção de fungos para bactérias é um indicador importante do armazenamento de carbono: mais fungos significam mais carbono no solo, enquanto mais bactérias geralmente levam o solo a emitir mais CO₂.

“Nos ecossistemas do alto Ártico, a variedade de fungos é particularmente alta em comparação com a de plantas, o que aumenta a probabilidade de que as comunidades de fungos possam desempenhar um papel fundamental como engenheiros de ecossistemas”, disse o autor, Professor William Orsi, da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, Alemanha.

Descobrir mais sobre os processos de assimilação de carbono de populações de fungos e bactérias e os processos de fluxo de carbono no ecossistema é crucial para fazer previsões precisas sobre como os ecossistemas terrestres no Ártico responderão ao aquecimento futuro.

E, de fato, os pesquisadores conseguiram mostrar que os fungos — ou, mais precisamente, leveduras basidiomiceto específicas — desempenham um papel decisivo na estabilização inicial do carbono assimilado. De acordo com o estudo, eles são os pioneiros fúngicos nos solos pós-glaciais jovens e fazem uma contribuição decisiva para o enriquecimento de carbono orgânico.

“Descobrimos que esses fungos especializados não só são capazes de colonizar as paisagens árticas antes de qualquer outra vida mais complexa, mas também fornecem uma base para o solo se desenvolver, construindo uma base de carbono orgânico que outras formas de vida podem usar”, disse o Dr. Bradley.

Em solos mais antigos, as bactérias dominam cada vez mais a assimilação de aminoácidos, levando a uma redução significativa na formação de biomassa e a um aumento de CO₂ emissões da respiração.

“Nossos resultados demonstram que os fungos desempenharão um papel fundamental no futuro armazenamento de carbono nos solos do Ártico, à medida que as geleiras encolhem ainda mais e mais área da superfície da Terra é coberta pelo solo”, resume o Prof. Orsi.