O nome “zona crítica” é o termo que os cientistas usam para se referir à área da superfície da Terra responsável por sustentar a vida. Uma porção relativamente pequena da estrutura planetária, estende-se desde o leito rochoso abaixo das águas subterrâneas até a atmosfera inferior.
“Pense nisso como a pele da Terra”, disse Jon Chorover, chefe do Departamento de Ciências Ambientais da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida da Universidade do Arizona. “Às vezes é chamada de zona onde o rock encontra a vida.”
A maioria das pessoas – mesmo os geólogos – normalmente não pensa nas rochas como a base da vida ou na forma como a vida pode alterar as rochas, mas isso atinge o cerne da ciência da zona crítica, disse Chorover.
Uma estrutura relativamente nova para abordar as ciências da Terra, a zona crítica alinha pesquisadores de todas as disciplinas para entender melhor como a delicada teia de processos físicos, químicos e biológicos se une para formar o sistema de suporte à vida da Terra.
Como biogeoquímico, a abordagem de todo o sistema é uma maneira de pensar que vem naturalmente para Chorover, que passou grande parte de sua carreira trabalhando para desvendar as maneiras pelas quais o intemperismo químico e mineral impulsiona a evolução de tudo, desde o microbioma do solo até o carbono ciclo.
Juntamente com Qian Fang, um pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Pequim em Pequim, Chorover publicou recentemente os resultados de quase 10 anos de dados coletados no Observatório da Zona Crítica da Bacia do Rio Santa Catalina-Jemez – que abrange um gradiente de elevação e climas em bacias rochosas em norte do Novo México e sul do Arizona.
Suas descobertas, de acordo com Chorover, fornecem uma ligação entre as atividades dos micróbios consumidores de carbono e a transformação da rocha em solo que sustenta a vida na zona crítica.
Um laboratório vivo ao ar livre
No passado, medir algo como o intemperismo mineral muitas vezes não era tão empolgante – imagine os pesquisadores quebrando pedaços de rocha e observando-os dissolver em béqueres no laboratório. Mas ver esse processo em um sistema ecológico natural é uma história diferente.
No Observatório da Zona Crítica da Bacia do Rio Santa Catalina-Jemez, torres que medem a troca de água entre a floresta e a atmosfera, sondas de solo que leem a transferência de energia e gases e uma série de outros instrumentos no ambiente oferecem aos cientistas uma visão em primeira mão dos sistemas complexos dentro da zona crítica.
O local faz parte de um programa maior do National Science Foundation Critical Zone Observatory, que, ao contrário dos observatórios tradicionais de tijolo e argamassa, fornece uma rede de ambientes ecológicos regionais equipados com instrumentação científica nos Estados Unidos.
Sensores de temperatura, umidade e gás no local coletam medições a cada 15 minutos e, após compilar e correlacionar os dados, “o que descobrimos foi uma forte relação entre a taxa na qual a rocha estava se desgastando para formar o solo e as atividades do microbioma em subsuperfície”, disse Chorover, investigador principal do observatório Catalina-Jemez.
Quebrando o ciclo da rocha para a vida
“Minerais, microorganismos e orgânicos estão entre os componentes mais importantes da superfície da Terra”, disse Fang. “Eles interagem uns com os outros constantemente para fornecer toda a vida terrestre com nutrientes, energia e ambientes de vida adequados.”
Esses minerais na zona crítica são continuamente atacados por microorganismos, ácidos orgânicos e água, explicou Fang. À medida que os minerais se decompõem, os micróbios do solo consomem a nova matéria orgânica e a transformam em material que alimenta as plantas e outros microrganismos, liberando dióxido de carbono.
Estudos anteriores sugerem que a decomposição microbiana da matéria orgânica do solo pode ser alimentada quando mais orgânicos “frescos” – como matéria vegetal – são introduzidos no sistema do solo. Este processo é chamado de “efeito primário” pelos cientistas do solo. No entanto, a relação entre intemperismo mineral e priming microbiano ainda não está clara.
“Nosso estudo mostra, pela primeira vez, como esses processos essenciais do solo são acoplados, e esses dois processos influenciam continuamente a formação do solo, a emissão de CO2 e o clima global”, disse Fang. “As ligações podem até estar associadas ao ciclo elementar de longo prazo e à rápida renovação do carbono e nutrientes do solo na Terra”.
Embora seja fácil perceber o sucesso de plantas e microorganismos como uma circunstância ambiental de sorte, Chorover disse que este estudo prova que mesmo as menores partes da zona crítica têm um papel substancial a desempenhar.
“Isso mostra que a vida não é simplesmente um passageiro passivo na trajetória da evolução da zona crítica, mas na verdade um engenheiro ativo na determinação da direção e do caminho de como a pele da Terra evolui”, disse Chorover.
Publicado em 03/02/2023 04h49
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