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A COMPLEXIDADE DOS ECOSSISTEMAS Publicado
pela AFUBRA O CICLO DO CARBONO A circulação do dióxido de carbono no ecossistema florestal ocorre na corrente que existe entre a planta que vai fixar o carbono, o ar que é o reservatório e o solo que libera o CO2, através da decomposição da matéria orgânica existente na serapilheira. O estoque atual de CO2 na atmosfera é estimado em 762 Gt (gigatoneladas) ou seja 762.000.000.000 toneladas. O total de carbono existente no mundo é estimado em 26 x 10e15 toneladas, ou seja, 26 quatrilhões de toneladas, das quais 99,95% estão fixados em compostos inorgânicos do tipo carbonatos e dissolvidos na água dos oceanos. Por isso os mares são os maiores fornecedores de carbono para a atmosfera. Dos 0,05% que é fixado organicamente, 2/3 estão em forma de fóssil (turfa, petróleo e gás) e 1/3 encontra-se na matéria orgânica do solo, na água e na biomassa viva. (Figura 29)
A CIRCULAÇÃO DOS NUTRIENTES EM ECOSSISTEMAS FLORESTAIS Através de estudos de ciclagem de nutrientes realizados em florestas do mundo inteiro, verifica-se que o estoque de nutrientes na vegetação acima do solo aumenta das florestas de clima frio (boreais), para as de clima quente (tropicais). Por outro lado, a massa de nutrientes acumulados na serapilheira e depositados sobre o solo aumenta de forma contrária, ou seja, das florestas tropicais para as boreais, principalmente devido à baixa atividade dos organismos decompositores, que são inibidos pelas baixas temperaturas. (Quadro 3)
Quadro 3. Estoque de matéria orgânica e nutrientes na biomassa aérea e serapilheira em diferentes ecossistemas florestais. Fonte: WARING & SCHLESINGER (1985). Num ecossistema florestal tropical, a quantidade de detritos que caem em 12 meses é de 10.500 kg/ha, dos quais 2/3, ou seja, em torno de 7000 kg são folhas e 1/3 é constituído por ramos e pequenos troncos. Na mesma floresta tropical, o volume dos grandes troncos atingem 173.600 kg/ha. A biomassa das raízes é de 24.750 kg/ha, dos quais 85% estão localizados nos primeiros 30cm da profundidade do solo. A grande maioria das raízes exploram a zona superficial do solo de onde retiram os elementos nutritivos para o crescimento das plantas, sendo poucas as raízes que atingem a rocha matriz. Além de fatores importantes como aeração e economia de água, são os processos de reincorporação de nutrientes no ciclo que influem sobre a produção. Nas florestas naturais, o ciclo dos nutrientes ocorre imperturbado, sendo uma circulação rápida de substâncias nutritivas, com um alargamento do ciclo, que possibilita também o crescimento de espécies com exigências maiores. Com a exploração, e a conseqüente retirada de nutrientes, logicamente alteram-se as condições do ecossistema, e a produtividade no futuro, principalmente nas regiões tropicais e subtropicais que dependem exclusivamente do processo de circulação de nutrientes. A parte que entra na circulação (percentagem do total retirada pela árvore) varia de acordo com o elemento, a espécie e sua idade. Então, quanto mais rápida a decomposição, melhor o efeito para o crescimento. Os estudos sobre ciclagem de nutrientes em florestas mostram que o retorno de nutrientes ao solo é maior em florestas com idades mais avançadas. Os nutrientes que retornam ao solo são novamente fonte de alimentação, e a sua decomposição influi muito na continuidade de abastecimento. Camadas de serapilheira espessa (por exemplo, Pinus sp. no Brasil) são sinal de interrupção do ciclo nutritivo, pois causam imobilização de nutrientes. Conforme o tipo de solo, e a médio prazo, resultam em redução do crescimento. Comparando os resultados de uma floresta de Araucaria angustifolia com as quantidades de nutrientes fixados na sua serapilheira, vê-se que o consumo anual inclui boa porcentagem dos nutrientes contidos na serapilheira. Como regra geral, pode-se afirmar que a rapidez da decomposição da serapilheira (desconsiderando as influências do ambiente) é maior, quanto maior for o teor de nitrogênio, fósforo, cálcio e magnésio. Partes jovens decompõem-se mais rapidamente do que partes velhas e a duração de decomposição de acículas é maior do que de folhas. As folhas da mesma espécie, procedentes de um ambiente com abastecimento bom em água e nutrientes, decompõem-se mais rapidamente do que as folhas de um ambiente com abastecimento deficiente. A manutenção do estoque de nutrientes minerais no solo, bem como da produtividade de biomassa das florestas de rápido crescimento, está intimamente relacionada com o processo da ciclagem de nutrientes. O processo de ciclagem de nutrientes nos ecossistemas florestais pode ser caracterizado em três tipos: Ciclo geoquímico Este ciclo caracteriza-se pela entrada de elementos minerais oriundos da decomposição da rocha matriz, pela fixação biológica de nitrogênio, adubações, pelas deposições de poeiras, gases e através da precipitação pluviométrica. A saída dos elementos minerais para fora do ecossistema, ocorre através da erosão, lixiviação, queima (volatilização) e, principalmente, pela exploração. Ciclo biogeoquímico Tal ciclo ocorre mediante o processo em que a planta, pelo seu sistema radicular, retira os elementos minerais do solo para a produção da biomassa (folhas, ramos, casca, madeira e raízes) e posteriormente devolve parte destes elementos por meio da queda de resíduos orgânicos (serapilheira), os quais, à medida que vão sendo mineralizados, novamente são absorvidos pelas raízes. Ciclo bioquímico Uma vez absorvidos os nutrientes do solo, alguns destes elementos ficam em constante mobilização no interior da planta, como é o caso do fósforo. Este ciclo relaciona-se com as tranferências dos elementos minerais dos tecidos mais velhos para os mais jovens. Na Figura 30, observa-se o processo da dinâmica da ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais.
Nas florestas tropicais e subtropicais com solos velhos, onde a decomposição dos minerais primários já é mais ou menos completa, a nutrição das florestas depende cada vez mais da circulação de nutrientes através das substâncias orgânicas. Logo, quando se realiza um corte raso ou queima de capoeiras, capoeirões e ou florestas em estágio secundário, destrói-se a principal fonte de nutrientes que assegura a continuidade do desenvolvimento da vegetação. A mineralização e a humificação se tornam a base do ciclo nutritivo. Nessas florestas naturais há um equilíbrio entre a decomposição da matéria orgânica e a retirada de nutrientes, já que não há extração por exploração nem maiores perdas por lixiviação ou erosão. A morte dos produtores e consumidores proporcionam o retorno ao solo de uma grande massa orgânica, constituindo a camada de detritos. Essa camada/serapilheira alimenta uma grande quantidade de animais saprófagos, destacando lumbricóides - minhocas, cuja quantidade constitui a essência da fauna dos solos florestais. A fauna do solo decompõe a serapilheira, transformando-a em compostos orgânicos complexos, metabolizados pelos fungos actinomicetos e bactérias que, pela respiração, transformam o dióxido de carbono em alimento para os vegetais clorofilados. São várias as fontes de nutrientes para as plantas, no entanto a rocha matriz é a principal fornecedora dos elementos minerais oriundos da sua decomposição, inclusive os elementos contidos na matéria orgânica acima e abaixo da superfície do solo. Todos os elementos minerais estão sujeitos à ação da água, por isso, é importante salientar que os elementos disponíveis no habitat são incorporados na vegetação para reduzir as perdas pela lixiviação. Em solos de clima tropical e subtropical, a lixiviação é a grande responsável pela diminuição do potencial nutritivo dos solos. (Figura 31)
Dentre os principais elementos utilizados para o desenvolvimento das espécies vegetais, pode-se destacar: - NITROGÊNIO NITROGÊNIO O nitrogênio constitui a maior fração da atmosfera, com cerca de 78% do seu volume, sendo esta a fonte e o reservatório deste elemento vital para qualquer forma de produção orgânica. Embora seja um dos elementos mais difundidos na natureza, praticamente não existe nas rochas que dão origem aos solos. Assim, pode-se considerar que a fonte primária do elemento, importante para o crescimento dos vegetais, é o ar. Na atmosfera, o nitrogênio encontra-se na forma molecular altamente estável de N2, não diretamente aproveitável pela maioria dos vegetais superiores. O nitrogênio é incorporado ao solo atravésde descargas elétricas na atmosfera, tranformando o nitrogênio elementar (N2) em óxidos que são convertidos em ácido nítrico. Esse acaba no solo com a água das chuvas, resultando em nitratos aproveitáveis pelas plantas. Outro método de incorporação é a fixação direta de nitrogênio do ar pelos microorganismos do solo. (Figura 32)
O processo de fixaçao biológica de nitrogênio ocorre através dos microorganismos livres, como bactérias, fungos e algas. De maior importancia para o sistema agroflorestal é a fixação simbiótica, realizada principalmente por bactérias do gênero Rhizobium, que formam nódulos nas raizes de leguminosas e transferem o nitrogênio fixado do ar, transformando em formas assimiláveis, para a planta hospedeira. Todo o nitrogênio acumulado na planta somente é incorporado ao solo à medida em que os residuos de raizes mortas, folhas, galhos, cascas e troncos forem decompostos. (Figura 33)
FÓSFORO O fósforo é um dos três principais nutrientes do solo e constitui-se no elemento exigido em menor quantidade pelas plantas. Porém, no Brasil, trata-se do nutriente mais utilizado na adubação, face à carência generalizada de fósforo nos solos brasileiros e, também, porque grande parte do elemento fica fortemente fixado ao solo, não estando prontamente disponível para as plantas. Assim, é importante conhecer as interações do elemento com o solo e compreender a dinâmica das formas disponíveis para as plantas, para avaliar sua disponibilidade e orientar a prática da adubação fosfatada. A sua origem resulta da desintegração e decomposição da rocha matriz, embora algumas contenham pouco fósforo na sua constituição. Os mecanismos de devolução do fósforo ao ciclo ocorre pela erosão, que libera os fosfatos para o ecossistema. Grande quantidade, porém, escapa para o mar, onde parte se deposita nos sedimentos rasos e outra parte se perde nos sedimentos profundos. Neste caso, as aves marinhas desempenham papel importante na devolução do fósforo para o ciclo, sendo exemplo os depósitos de guano na costa do Peru. (Figura 34)
ENXOFRE O enxofre existente no solo provém originalmente da rocha matriz e também da decomposição de matéria orgânica vegetal, porém nas carcaças de animais existe apenas traços deste elemento. O ecossistema necessita de menor quantidade de enxofre do que de nitrogênio e fósforo. Este elemento limita com menor freqüência o crescimento das plantas e dos animais. O enxofre do solo é absorvido pelas raízes das plantas. Com a morte dos vegetais, é imediatamente restituído através da ação dos microorganismos. A parte do enxofre de origem orgânica, fornecida pelas plantas, pode introduzir nos ciclos quantidades importantes deste elemento trazidas pela atmosfera através das chuvas nas regiões industriais. O dióxido de enxofre que provém da queima de combustíveis fósseis, como o carvão, é emitido principalmente pelas indústrias. Os óxidos de nitrogênio são liberados pelos veículos automotores. Na atmosfera essas substâncias reagem quimicamente e produzem os ácidos sulfúricos e nítricos, dando origem à chuva ácida. Esses ácidos quando atingem a superfície terrestre, em forma de chuva ou neblina, alteram a composição química da água e do solo, interferindo grandemente nas florestas e na vegetação agrícola, bem como nas edificações com estruturas metálicas. (Figura 35). No Brasil, a chuva ácida é mais comum nos grandes centros industriais, como São Paulo, Rio de Janeiro e Cubatão, enquanto na região sul surge com maior intensidade na região de Bagé (RS) na Termoelétrica de Candiota, através da combustão do carvão mineral.
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