ABSTRACT
The Atlantic Forest is one of the most important biomes of Brazil. Originally covering approximately 1.5 million of km², today this area has been reduced to 12% of its original size. Climate changes may alter the structure and the functioning of this tropical forest. Here we explore how increases in temperature and changes in precipitation distribution could affect dynamics of carbon and nitrogen in coastal Atlantic Forest of the southeast region of Brazil The main conclusion of this article is that the coastal Atlantic Forest has high stocks of carbon and nitrogen above ground, and especially, below ground. An increase in temperature may transform these forests from important carbon sinks to carbon sources by increasing loss of carbon and nitrogen to the atmosphere. However, this conclusion should be viewed with caution because it is based on limited information. Therefore, more studies are urgently needed to enable us to make more accurate predictions.
A Mata Atlântica é um dos mais importantes biomas do Brasil. Sua cobertura original estendia-se por aproximadamente 1,5 milhão de km². Atualmente, sua área ocupa somente 12% de sua cobertura original. As mudanças climáticas podem alterar a estrutura e o funcionamento dessa floresta tropical. Neste artigo, discute-se como aumentos na temperatura do ar e mudanças na distribuição das chuvas podem afetar a dinâmica do carbono e do nitrogênio na Mata Atlântica litorânea da Região Sudeste brasileira, cuja disponibilidade de informações é maior. A principal conclusão deste artigo é que essas florestas detêm elevados estoques de carbono e nitrogênio acima do solo e, especialmente, abaixo do solo. Um aumento na temperatura do ar pode transformar essas florestas de sumidouros para fontes de carbono para a atmosfera por meio de um aumento nos processos de decomposição. Entretanto, essas conclusões devem ser vistas com cautela já que estão baseadas em um número limitado de informações. Portanto, é urgente que um número maior de informações seja produzido, permitindo conclusões mais robustas no futuro.
Subject(s)
Biomass , Climate Change , Carbon/metabolism , Nitrogen/metabolism , Rain , Temperature , Trees/metabolism , Brazil , Models, Biological , Seasons , Tropical ClimateABSTRACT
The main purpose of this study is to perform a nitrogen budget survey for the entire Brazilian Amazon region. The main inputs of nitrogen to the region are biological nitrogen fixation occurring in tropical forests (7.7 Tg.yr-1), and biological nitrogen fixation in agricultural lands mainly due to the cultivation of a large area with soybean, which is an important nitrogen-fixing crop (1.68 Tg.yr-1). The input due to the use of N fertilizers (0.48 Tg.yr-1) is still incipient compared to the other two inputs mentioned above. The major output flux is the riverine flux, equal to 2.80 Tg.yr-1 and export related to foodstuff, mainly the transport of soybean and beef to other parts of the country. The continuous population growth and high rate of urbanization may pose new threats to the nitrogen cycle of the region through the burning of fossil fuel and dumping of raw domestic sewage in rivers and streams of the region.
O principal objetivo deste estudo é realizar um balanço do nitrogênio em toda a Região Amazônica Brasileira. As principais entradas de nitrogênio na região foram a fixação biológica do nitrogênio que ocorre nas florestas tropicais (7,7 Tg.ano-1) e a fixação biológica do nitrogênio em terras agrícolas, que ocorre principalmente devido à existência de grandes áreas de cultivo de soja, uma importante cultura de fixação de nitrogênio (1,68 Tg.ano-1). A entrada em razão do uso de fertilizantes nitrogenados (0,48 Tg.ano-1) ainda é incipiente em comparação com aquelas duas outras entradas mencionadas. Os maiores fluxos de saída foram o fluxo fluvial, que foi igual a 2,80 Tg.ano-1, e a exportação relacionada aos gêneros alimentícios, principalmente a transferência de soja e carne para outras regiões do País. O contínuo crescimento populacional e as elevadas taxas de urbanização podem representar novas ameaças sobre o ciclo do nitrogênio da região por meio da queima de combustíveis fósseis e do despejo de esgoto doméstico nos rios e córregos da região.
Subject(s)
Animals , Cattle , Humans , Agriculture , Environmental Monitoring/methods , Fertilizers , Nitrogen/metabolism , Population Growth , Brazil , Models, Biological , Sewage , UrbanizationABSTRACT
The Atlantic Forest is one of the most important biomes of Brazil. Originally covering approximately 1.5 million of km², today this area has been reduced to 12% of its original size. Climate changes may alter the structure and the functioning of this tropical forest. Here we explore how increases in temperature and changes in precipitation distribution could affect dynamics of carbon and nitrogen in coastal Atlantic Forest of the southeast region of Brazil The main conclusion of this article is that the coastal Atlantic Forest has high stocks of carbon and nitrogen above ground, and especially, below ground. An increase in temperature may transform these forests from important carbon sinks to carbon sources by increasing loss of carbon and nitrogen to the atmosphere. However, this conclusion should be viewed with caution because it is based on limited information. Therefore, more studies are urgently needed to enable us to make more accurate predictions.
A Mata Atlântica é um dos mais importantes biomas do Brasil. Sua cobertura original estendia-se por aproximadamente 1,5 milhão de km². Atualmente, sua área ocupa somente 12% de sua cobertura original. As mudanças climáticas podem alterar a estrutura e o funcionamento dessa floresta tropical. Neste artigo, discute-se como aumentos na temperatura do ar e mudanças na distribuição das chuvas podem afetar a dinâmica do carbono e do nitrogênio na Mata Atlântica litorânea da Região Sudeste brasileira, cuja disponibilidade de informações é maior. A principal conclusão deste artigo é que essas florestas detêm elevados estoques de carbono e nitrogênio acima do solo e, especialmente, abaixo do solo. Um aumento na temperatura do ar pode transformar essas florestas de sumidouros para fontes de carbono para a atmosfera por meio de um aumento nos processos de decomposição. Entretanto, essas conclusões devem ser vistas com cautela já que estão baseadas em um número limitado de informações. Portanto, é urgente que um número maior de informações seja produzido, permitindo conclusões mais robustas no futuro.
ABSTRACT
The main purpose of this study is to perform a nitrogen budget survey for the entire Brazilian Amazon region. The main inputs of nitrogen to the region are biological nitrogen fixation occurring in tropical forests (7.7 Tg.yr-1), and biological nitrogen fixation in agricultural lands mainly due to the cultivation of a large area with soybean, which is an important nitrogen-fixing crop (1.68 Tg.yr-1). The input due to the use of N fertilizers (0.48 Tg.yr-1) is still incipient compared to the other two inputs mentioned above. The major output flux is the riverine flux, equal to 2.80 Tg.yr-1 and export related to foodstuff, mainly the transport of soybean and beef to other parts of the country. The continuous population growth and high rate of urbanization may pose new threats to the nitrogen cycle of the region through the burning of fossil fuel and dumping of raw domestic sewage in rivers and streams of the region.
O principal objetivo deste estudo é realizar um balanço do nitrogênio em toda a Região Amazônica Brasileira. As principais entradas de nitrogênio na região foram a fixação biológica do nitrogênio que ocorre nas florestas tropicais (7,7 Tg.ano-1) e a fixação biológica do nitrogênio em terras agrícolas, que ocorre principalmente devido à existência de grandes áreas de cultivo de soja, uma importante cultura de fixação de nitrogênio (1,68 Tg.ano-1). A entrada em razão do uso de fertilizantes nitrogenados (0,48 Tg.ano-1) ainda é incipiente em comparação com aquelas duas outras entradas mencionadas. Os maiores fluxos de saída foram o fluxo fluvial, que foi igual a 2,80 Tg.ano-1, e a exportação relacionada aos gêneros alimentícios, principalmente a transferência de soja e carne para outras regiões do País. O contínuo crescimento populacional e as elevadas taxas de urbanização podem representar novas ameaças sobre o ciclo do nitrogênio da região por meio da queima de combustíveis fósseis e do despejo de esgoto doméstico nos rios e córregos da região.
ABSTRACT
Riverine nitrogen distribution is increasingly controlled by anthropogenic activities in their watersheds, regardless of spatial scale, climate, and geographical zone. Consequently, modelling efforts to predict the export of nitrogen from rivers worldwide have used attributes such as population density, land use, urbanization and sanitation. These models have greatly enhanced our understanding of the sources and fate of nitrogen added to terrestrial systems and transported to rivers and streams, especially for developed countries of the North temperate zone. However, much of the world's population lives in developing countries of the tropics, where the effects of human activities on riverine N exports are still poorly understood. In an effort to close this gap, we compare riverine nitrogen data from 32 Brazilian rivers draining two contrasting regions in this tropical country in terms of economic development - the State of São Paulo and the Amazon. Our data include nitrogen in different dissolved forms, such as Dissolved Inorganic Nitrogen (DIN) and Dissolved Organic Nitrogen (DON). The results show that nitrogen concentrations decreased as river runoff increased in both study areas, and that concentrations were significantly higher in rivers draining the most economically developed region. The relationships between nitrogen concentrations and fluxes with demographic parameters such as population density were also determined and compared to those in temperate systems. In contrast to temperate watersheds, we found that nitrogen fluxes increased only after population densities were higher than 10 individuals per km².
A carga do nitrogênio em rios é cada vez mais controlada por atividades humanas independentemente da escala espacial, do clima, ou da região geográfica. Consequentemente, esforços de modelagem que predizem exportação de nitrogênio usam atributos que refletem atividades humanas, tais quais, densidade populacional, uso do solo, urbanização e saneamento ambiental. Estes modelos têm aumentado significativamente nosso entendimento sobre as fontes e destino do nitrogênio adicionado ao sistema terrestre e transportado aos sistemas aquáticos, especialmente em países desenvolvidos localizados no Hemisfério Norte. Entretanto, a maioria da população mundial vive em países em desenvolvimento dos trópicos, onde os efeitos das atividades humanas sobre a carga de nitrogênio nos rios são pobremente entendidos. Em um esforço para aumentar nossa compreensão sobre este fenômeno, comparamos a distribuição de nitrogênio dissolvido em 32 rios brasileiros, drenando duas regiões contrastantes em termos de desenvolvimento econômico - rios do Estado de São Paulo e da região Amazônica. Nossos dados incluem nitrogênio em duas formas dissolvidas: inorgânica (NID) e orgânica (NOD). Os resultados mostraram que, em ambas as áreas de estudo, a concentração de nitrogênio decresceu com o volume de água dos rios e as concentrações mais elevadas foram encontradas na região economicamente mais desenvolvida. A correlação entre as concentrações e fluxos de nitrogênio com parâmetros demográficos tais quais densidade de população demonstraram que o fluxo de nitrogênio aumenta somente após a densidade populacional atingir 10 indivíduos por km².
ABSTRACT
The 15N composition of bottom-feeding fish (iliophagous = Apareiodon affinis, Cyphocharax nagelii, Prochilodus lineatus, Steindachnerina brevipinna and S. insculpta; detritivorous = Loricariichthys platymetopon and Liposarcus anisitsi; benthophagous = Satanoperca pappaterra and Hoplosternum littorale) and their primary food sources were investigated in the upper Paraná River floodplain during rainy seasons in different environments (lotic and lentic). Two hypotheses were tested: i) that the trophic position and isotopic values of the investigated organisms (fish and food resources) vary spatially; and ii) that trophic position and isotopic compositions differ among iliophagous, detritivorous and benthophagous fish. C4 macrophytes, periphyton and phytoplankton were isotopically different in sites analyzed. Significant isotopic differences occurred in the species of each trophic category. Spatial differences were observed in the isotopic composition of P. lineatus and L. platymetopon, whose values were more enriched in the Paraná River and Pau Véio Lake. Significant spatial differences in trophic position were observed for L. platymetopon and H. littorale, which presented the highest values in the Paraná and Baía rivers, respectively. Trophic positions were significantly different among the species that composed each trophic category. These findings demonstrate that in energy-flow studies in detrital food chains generalizations concerning the grouping of fish into trophic categories and/or habitats should only be carried out after careful investigations of the local/specific trophic dynamics of the organisms.
A composição de 15N de peixes exploradores de fundo (iliófagos = Apareiodon affinis, Cyphocharax nagelii, Prochilodus lineatus, Steindachnerina brevipinna e S. insculpta; detritívoros = Loricariichthys platymetopon e Liposarcus anisitsi; e bentófagos = Satanoperca pappaterra e Hoplosternum littorale) e suas fontes alimentares foram investigadas na planície de inundação do alto rio Paraná durante a estação de chuvas em ambientes lóticos e lênticos. Duas hipóteses foram testadas: i) que a posição trófica e os valores isotópicos dos organismos investigados (peixes e fontes alimentares) variam espacialmente; e ii) que a posição trófica e a composição isotópica diferem entre os peixes iliófagos, detritívoros e bentófagos. Macrofitas C4, perifíton e fitoplâncton foram isotopicamente diferentes entre os locais analisados. Diferenças isotópicas ocorreram entre as espécies de cada categoria trófica. Diferenças espaciais foram observadas na composição isotópica de P. lineatus e L. platymetopon, as quais tiveram valores mais enriquecidos no rio Paraná e ressaco do Pau Véio. Diferenças espaciais significativas nas posições tróficas foram verificadas para L. platymetopon e H. littorale, as quais apresentaram os maiores valores nos rios Paraná e Baía, respectivamente. As posições tróficas foram significativamente diferentes entre as espécies que compuseram cada categoria trófica. Estes resultados demonstram que em estudos de fluxo de energia em cadeias alimentares detritais generalizações a respeito do agrupamento de peixes em categorias tróficas e/ ou habitats devem ser conduzidos somente após investigações criteriosas da dinâmica trófica local/ específica dos organismos.