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Se você é um ávido jardineiro, você pode ter considerado musgo de turfa – decomposto Esfagno musgo que ajuda a reter a umidade no solo – para melhorar a mistura do solo em casa. E embora o meio de envasamento possa ajudar as plantas a prosperar, também é um componente-chave das turfeiras: zonas úmidas caracterizadas por uma espessa camada de turfa saturada de água e rica em carbono sob a terra viva. Esfagno musgo, árvores e outras plantas.
Esses ecossistemas cobrem apenas 3% da área terrestre da Terra, mas “as turfeiras armazenam mais de um terço de todo o carbono do solo do planeta”, explica Joel Kostka, professor e presidente associado de Pesquisa na Escola de Ciências Biológicas da Georgia Tech.
Este armazenamento de carbono é sustentado em grande parte por micróbios. Dois processos microbianos em particular – fixação de nitrogênio e oxidação de metano – atingem um equilíbrio delicado, trabalhando juntos para dar Esfagnomusgos acesso a nutrientes críticos em turfeiras pobres em nutrientes.
O acoplamento desses dois processos é muitas vezes referido como o “elo perdido” da ciclagem de nutrientes nas turfeiras. No entanto, não está claro como esses processos responderão às mudanças climáticas ao longo das latitudes do norte.
“Existem turfeiras tropicais – mas a maioria das turfeiras está em ambientes do norte”. observa Caitlin Petro, uma cientista pesquisadora que trabalha com Kostka em Ciências Biológicas na Tech. “E esses serão mais atingidos pelas mudanças climáticas.”
Kostka e Petro conduziram recentemente um estudo colaborativo para investigar como esse tipo crítico de ecossistema (e o “elo perdido” dos processos microbianos que o sustentam) pode reagir ao aumento da temperatura e dos níveis de dióxido de carbono previstos para as mudanças climáticas. A equipe, que também inclui pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory (ORNL), da Florida State University e da University of Tennessee, Knoxville, acaba de publicar seu trabalho na revista científica Biologia da Mudança Global.
Ao testar os efeitos do aumento da temperatura e do dióxido de carbono no crescimento de Esfagno musgo, seu microbioma associado e a saúde geral do ecossistema, Kostka e Petro dizem que os modelos computacionais serão mais bem equipados para prever os efeitos das mudanças climáticas.
“No futuro”, acrescentou Kostka, “esperamos que os resultados possam ser usados por gestores ambientais e governos para gerenciar de forma adaptativa ou geoengenharia turfeiras para prosperar em um mundo mais quente”.
Aumentando o calor
Para ver como as turfeiras do norte reagirão às mudanças climáticas, a equipe, que também incluiu a professora associada da Escola da Terra e Ciências Atmosféricas Jennifer Glass, recorreu ao experimento ORNL Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments (SPRUCE) – um laboratório de campo exclusivo em norte de Minnesota, onde a equipe aquece turfeiras e altera experimentalmente a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera.
A partir de 2016, a equipe expôs diferentes partes das turfeiras experimentais do SPRUCE a um gradiente de temperaturas mais altas, variando de um aumento de 0°C a 9°C, capturando o aumento previsto de 4°C a 6°C dos modelos do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas nas regiões do norte até 2100.
A reação do musgo foi significativa. Embora quase 100% da superfície do pântano estivesse coberta de musgo no início do experimento, a cobertura de musgo caiu com cada aumento da temperatura, caindo para menos de 15% nas condições mais quentes.
De forma crítica, os dois processos microbianos que anteriormente estavam consistentemente ligados ficaram fora de sincronia em temperaturas mais altas.
“As turfeiras são extremamente pobres em nutrientes e a fixação microbiana de nitrogênio representa uma importante entrada de nitrogênio no ecossistema”, explicou Kostka. A fixação do nitrogênio é o processo de transformar o nitrogênio atmosférico em um composto orgânico que o musgo pode usar para a fotossíntese, enquanto a oxidação do metano permite que o musgo use o metano liberado da turfa em decomposição como energia. “A oxidação do metano atua como combustível para a fixação de nitrogênio enquanto elimina um gás de efeito estufa muito importante antes de ser liberado para a atmosfera. Este estudo mostra que esses dois processos, que são catalisados pelo Esfagno microbioma, desconectam-se quando o musgo morre.”
“Esses processos que ocorrem juntos são muito importantes para a comunidade”, explicou Petro. No entanto, muitos micróbios que são capazes de fixar nitrogênio e oxidar metano estavam ausentes nos musgos coletados em compartimentos de temperatura mais alta. E embora os níveis elevados de dióxido de carbono pareçam compensar algumas das mudanças no ciclo do nitrogênio causadas pelo aquecimento, a dissociação desses processos permaneceu.
“Esses tratamentos estão alterando um microbioma vegetal bem definido e consistente que encontramos em muitos ambientes diferentes e que tem essa função consistente”, explicou Petro. “É como uma mudança funcional completa na comunidade.”
Embora não esteja claro qual dessas mudanças – a morte do musgo ou a alteração da atividade microbiana – está impulsionando a outra, é claro que com temperaturas mais altas e níveis mais altos de dióxido de carbono vem uma cascata de resultados imprevisíveis para as turfeiras.
“Além dos efeitos diretos do aquecimento climático na função do ecossistema”, acrescenta Petro, “ele também introduzirá todos esses efeitos secundários que afetarão as turfeiras de maneiras que não previmos antes”.
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