Efeitos do enriquecimento de nitrogênio para a ciclagem desse nutriente em ecossistemas de manguezal

Abstract

Escopo e objetivos Manguezais provem importantes bens e serviços ecossistêmicos à sociedade e embora o enriquecimento de nitrogênio (N) possa ter grandes consequências para a provisão de bens e serviços por esses sistemas, nosso conhecimento sobre os efeitos do enriquecimento de N para a ciclagem de N em ecossistemas de manguezal ainda é limitado. Para contribuir com o conhecimento sobre os efeitos do enriquecimento de N para a ciclagem N em manguezais, nós compilamos e analisamos um banco de dados secundários em escala global e conduzimos dois estudos de caso em áreas de manguezal no Complexo Estuarino-Lagunar (CEL) de Cananeia-Iguape, São Paulo. O banco de dados incluiu taxas de transformação e de fluxos de N (fixação biológica de N, amonificação, nitrificação, denitrificação e volatilização), fluxos de N dissolvido na interface sedimento-água e a abundância natural dos isótopos estáveis do N (δ15N) no sistema sedimento-planta em manguezais não enriquecidos e enriquecidos por N. Os resultados obtidos foram comparados com dados de florestas tropicais terrestres relatados na literatura por serem os ecossistemas mais produtivos e com maiores taxas de ciclagem de N em todo o mundo. Em um dos estudos de caso no CEL de Cananeia-Iguape, nós avaliamos a hipótese de que o enriquecimento de N diminui as taxas de fixação biológica de N (FBN), mas intensifica a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera em ecossistemas de manguezal. Para testar essa hipótese, nós avaliamos a ciclagem de N em manguezais de franja e de bacia não enriquecidos e enriquecidos por N através das concentrações de N no sedimento e na vegetação, taxas de FBN no sedimento e na serapilheira, taxas líquidas de amonificação e nitrificação no sedimento e o δ15N no sistema sedimento-planta-serapilheira e na água do estuário, que integram a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera no sistema. No segundo estudo de caso no CEL de Cananeia-Iguape, nós avaliamos o uso do δ15N e de concentrações de N nas folhas como indicadores para o monitoramento da ciclagem de N em manguezais. Para tal, nós avaliamos as concentrações de N no sedimento e na vegetação e o δ15N foliar em parcelas permanentes de bosque de franja que diferem em dominância de espécies, estágio de sucessão ecológica e desenvolvimento estrutural, tanto em manguezais conservados não enriquecidos por N como em manguezais sujeitos ao enriquecimento de N e manguezais invadidos por macrófitas aquáticas. Conclusões Manguezais e florestas tropicais terrestres exibem intervalos semelhantes de taxas de FBN, denitrificação e de emissões de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera. Em função das elevadas taxas de transformação e de perdas de N para a atmosfera que frequentemente exibem, manguezais desempenham um importante papel na ciclagem de N em sistemas costeiros de regiões tropicais e subtropicais em todo o mundo. Os principais fatores limitantes das taxas de transformação e de fluxos de N no sedimento de manguezais são a disponibilidade de N inorgânico dissolvido e a sua imobilização na biomassa microbiana. Manguezais são altamente eficientes em utilizar formas de N inorgânico dissolvido da água das marés, relacionado a uma rápida absorção pela vegetação de mangue e a uma eficiente imobilização de N no sedimento pela atividade microbiana. No entanto, em manguezais sujeitos ao enriquecimento de N, o excesso de N pode ser principalmente perdido para a atmosfera ao invés de assimilado pela vegetação de mangue ou conservado no sedimento. Como consequência, o excesso de N pode não afetar a FBN, mas intensifica as perdas de N para a atmosfera em manguezais, principalmente as perdas de óxidos de N via denitrificação direta incompleta quando comparado às perdas de N atmosférico (N2) via denitrificação completa acoplada. Considerando os cenários atuais e futuros de enriquecimento de N via poluição da água e deposição atmosférica, manguezais podem se tornar uma maior fonte de N2O para a atmosfera. Em adição aos efeitos do enriquecimento de N, as macrófitas aquáticas invasoras intensificaram a dinâmica e as perdas de N para a atmosfera nos manguezais invadidos com a introdução de matéria orgânica com elevadas concentrações de N no sedimento. Apesar da grande variabilidade estrutural de manguezais de franja, o δ15N foliar é um indicador consistente de alterações na ciclagem de N decorrentes do enriquecimento de N e invasão por macrófitas aquáticas em ecossistemas de manguezal.