As geleiras árticas derretidas estão em rápida recessão, e pioneiros microscópicos colonizam as novas paisagens expostas.
Por Ludwig-Maximilians-Universität München com informações de Science Daily.
Pesquisadores da LMU revelaram que leveduras desempenham um papel importante na formação do solo no Ártico.
Aproximadamente um décimo da superfície terrestre da Terra é coberta por gelo glacial. No entanto, as geleiras estão recuando cada vez mais e mais rápido como consequência do aquecimento global. Ao fazer isso, elas expõem novas paisagens que por milênios foram cobertas de gelo, com contato extremamente limitado com ar, luz e nutrientes: condições que são muito desafiadoras para a sobrevivência da vida. Após o gelo glacial derreter e recuar, várias formas de vida microbianas 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.
Os primeiros pioneiros do terreno inóspito são microrganismos como bactérias e fungos. “Os micróbios determinam quanto carbono e nitrogênio podem ser armazenados nos solos jovens”, explica o professor William Orsi do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da LMU. “Mas pouco se sabe sobre os processos exatos por trás dessa estabilização de nutrientes por meio da atividade microbiana.” Para entendê-los melhor, Orsi e sua equipe estudaram solos no Ártico que foram expostos recentemente. Suas investigações fizeram parte da dissertação do aluno de doutorado de Orsi, Juan Carlos Trejos-Espeleta, e foram realizadas em estreita cooperação com o biogeoquímico do Ártico e pesquisador do CNRS, Dr. James Bradley, do Instituto Mediterrâneo de Oceanografia na França. O estudo foi financiado pela Fundação Nacional Alemã de Ciências (DFG), pelo Conselho de Pesquisa do Meio Ambiente Natural (NERC) e pela Fundação Nacional de Ciências (NSF). Os resultados do estudo, no qual outros pesquisadores dos Estados Unidos, Reino Unido e Suíça estavam envolvidos, foram publicados no periódico P roceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
Linha do tempo da colonização
O objeto de suas análises foi o foreland glaciar de Midtre Lovénbreen, uma geleira de vale em recuo no noroeste de Spitsbergen. “No alto Ártico, o derretimento das geleiras é particularmente dramático”, diz Orsi. “Ambientes terrestres sem gelo estão se expandindo lá a uma taxa extraordinariamente rápida.” James Bradley, que trabalhou pela primeira vez no local em 2013, disse: “Uma década atrás, eu estava 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 áreas recém-expostas são ideais para pesquisar mudanças incrementais no solo. Quanto mais próximo o solo estiver da margem da geleira, mais jovem ele será; enquanto que quanto mais distante o solo estiver, mais tempo a vida teve para colonizar o terreno. Imediatamente além do gelo, há uma zona de detritos rochosos glaciais onde não existe vida vegetal visível, seguida por moreias com musgos e líquens isolados, e somente depois disso as plantas floridas e o solo começam a se formar em um estágio avançado de desenvolvimento. Como tal, as bordas das geleiras em recuo são laboratórios naturais ideais para observar os vários estágios de desenvolvimento do solo. Os ecossistemas são alguns dos habitats mais puros, delicados e vulneráveis do planeta, e são rapidamente colonizados por micróbios especializados, embora estejam sujeitos a extremos de temperatura, luz, água e disponibilidade de nutrientes.
A equipe de Orsi investigou a composição microbiana de várias áreas por meio de 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.
Fungos pioneiros sequestram carbono no solo
O foco principal deles era nos fungos — uma classe de organismos que é muito melhor do que 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 . “Em 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 do ecossistema”, avalia Orsi. Descobrir mais sobre os processos de assimilação de carbono de populações de fungos e bactérias e 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 do carbono orgânico. A equipe de pesquisa descobriu que esses fungos especializados não são apenas capazes de colonizar as paisagens áridas do Ártico antes de qualquer outra vida mais complexa, mas também fornecem um ponto de apoio para o solo se desenvolver, construindo uma base de carbono orgânico que outras vidas podem usar. Em solos em estágios médios e tardios, 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 da respiração. “Nossos resultados demonstram que os fungos desempenharão um papel crítico no futuro armazenamento de carbono em solos do Ártico, à medida que as geleiras encolhem ainda mais e mais área da superfície da Terra é coberta por solo”, resume Orsi.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Ludwig-Maximilians-Universität München. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do periódico :
Juan Carlos Trejos-Espeleta, Juan P. Marin-Jaramillo, Steven K. Schmidt, Pacifica Sommers, James A. Bradley, William D. Orsi. Principal role of fungi in soil carbon stabilization during early pedogenesis in the high Arctic. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (28) DOI: 10.1073/pnas.2402689121
