Carbon and nitrogen stock and fluxes in coastal Atlantic Forest of southeast Brazil: potential impacts of climate change on biogeochemical functioning / Estoques e fluxos de carbono e nitrogênio nas zonas costeiras da Mata Atlântica do sudeste do Brasil: potenciais impactos das mudanças climáticas sobre o funcionamento biogeoquímico

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.

Potential impacts of climate change on biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems / Os impactos potenciais das mudanças climáticas no funcionamento biogeoquímico dos ecossistemas de cerrado

The Cerrado Domain comprises one of the most diverse savannas in the world and is undergoing a rapid loss of habitats due to changes in fire regimes and intense conversion of native areas to agriculture. We reviewed data on the biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems and evaluated the potential impacts of regional climate changes. Variation in temperature extremes and in total amount of rainfall and altitude throughout the Cerrado determines marked differences in the composition of species. Cerrado ecosystems are controlled by interactions between water and nutrient availability. In general, nutrient cycles (N, P and base cations) are very conservative, while litter, microbial and plant biomass are important stocks. In terms of C cycling, root systems and especially the soil organic matter are the most important stocks. Typical cerrado ecosystems function as C sinks on an annual basis, although they work as source of C to the atmosphere close to the end of the dry season. Fire is an important factor altering stocks and fluxes of C and nutrients. Predicted changes in temperature, amount and distribution of precipitation vary according to Cerrado sub-regions with more marked changes in the northeastern part of the domain. Higher temperatures, decreases in rainfall with increase in length of the dry season could shift net ecosystem exchanges from C sink to source of C and might intensify burning, reducing nutrient stocks. Interactions between the heterogeneity in the composition and abundance of biological communities throughout the Cerrado Domain and current and future changes in land use make it difficult to project the impacts of future climate scenarios at different temporal and spatial scales and new modeling approaches are needed.

O Domínio Cerrado é composto por uma das savanas mais diversas do mundo e está passando por uma rápida perda de habitats devido às mudanças nos regimes de fogo e intensa conversão de áreas nativas para a agricultura. Os dados sobre o funcionamento biogeoquímico do Cerrado foram revisados, avaliando-se os potenciais impactos das mudanças climáticas regionais. As variações na temperatura, na precipitação e altitude ao longo do Cerrado determinam diferenças marcantes na composição das espécies. Os ecossistemas de Cerrado são controlados por interações entre a água e a disponibilidade de nutrientes. Em geral, a ciclagem de nutrientes (N, P e cátions) são muito conservadores, enquanto a serapilheira, a biomassa microbiana e vegetal são importantes compartimentos de estoque. Em termos de ciclagem de C, o sistema radicular e, especialmente, a matéria orgânica do solo são os estoques mais importantes. Em bases anuais, o ecossistema de cerrado típico funciona como sumidouros de C embora o opere como fonte de C para a atmosfera ao final da estação seca. O fogo é um fator importante alterando os estoques e fluxos de C e nutrientes. As previsões de mudanças na temperatura, quantidade e distribuição da precipitação variam de acordo com as sub-regiões do Cerrado, com mudanças mais acentuadas na parte nordeste do domínio. As temperaturas mais elevadas, diminuição da precipitação com o aumento da duração da estação seca, podem deslocar as trocas líquida do ecossistema de dreno para a fonte de C e podem intensificar as queimadas, reduzindo os estoques de nutrientes. As interações entre a heterogeneidade na composição e abundância das comunidades biológicas ao longo do Domínio Cerrado com as mudanças atuais e futuras do uso da terra tornam difícil a projeção dos impactos dos cenários climáticos futuros em diferentes escalas temporais e espaciais e novas abordagens de modelagem são necessárias.

Nitrogen mass balance in the Brazilian Amazon: an update / Balanço de massa do nitrogênio na Amazônia Brasileira: uma atualização

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.

Carbon and nitrogen stock and fluxes in coastal Atlantic Forest of southeast Brazil: potential impacts of climate change on biogeochemical functioning

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.

Potential impacts of climate change on biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems

The Cerrado Domain comprises one of the most diverse savannas in the world and is undergoing a rapid loss of habitats due to changes in fire regimes and intense conversion of native areas to agriculture. We reviewed data on the biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems and evaluated the potential impacts of regional climate changes. Variation in temperature extremes and in total amount of rainfall and altitude throughout the Cerrado determines marked differences in the composition of species. Cerrado ecosystems are controlled by interactions between water and nutrient availability. In general, nutrient cycles (N, P and base cations) are very conservative, while litter, microbial and plant biomass are important stocks. In terms of C cycling, root systems and especially the soil organic matter are the most important stocks. Typical cerrado ecosystems function as C sinks on an annual basis, although they work as source of C to the atmosphere close to the end of the dry season. Fire is an important factor altering stocks and fluxes of C and nutrients. Predicted changes in temperature, amount and distribution of precipitation vary according to Cerrado sub-regions with more marked changes in the northeastern part of the domain. Higher temperatures, decreases in rainfall with increase in length of the dry season could shift net ecosystem exchanges from C sink to source of C and might intensify burning, reducing nutrient stocks. Interactions between the heterogeneity in the composition and abundance of biological communities throughout the Cerrado Domain and current and future changes in land use make it difficult to project the impacts of future climate scenarios at different temporal and spatial scales and new modeling approaches are needed.

O Domínio Cerrado é composto por uma das savanas mais diversas do mundo e está passando por uma rápida perda de habitats devido às mudanças nos regimes de fogo e intensa conversão de áreas nativas para a agricultura. Os dados sobre o funcionamento biogeoquímico do Cerrado foram revisados, avaliando-se os potenciais impactos das mudanças climáticas regionais. As variações na temperatura, na precipitação e altitude ao longo do Cerrado determinam diferenças marcantes na composição das espécies. Os ecossistemas de Cerrado são controlados por interações entre a água e a disponibilidade de nutrientes. Em geral, a ciclagem de nutrientes (N, P e cátions) são muito conservadores, enquanto a serapilheira, a biomassa microbiana e vegetal são importantes compartimentos de estoque. Em termos de ciclagem de C, o sistema radicular e, especialmente, a matéria orgânica do solo são os estoques mais importantes. Em bases anuais, o ecossistema de cerrado típico funciona como sumidouros de C embora o opere como fonte de C para a atmosfera ao final da estação seca. O fogo é um fator importante alterando os estoques e fluxos de C e nutrientes. As previsões de mudanças na temperatura, quantidade e distribuição da precipitação variam de acordo com as sub-regiões do Cerrado, com mudanças mais acentuadas na parte nordeste do domínio. As temperaturas mais elevadas, diminuição da precipitação com o aumento da duração da estação seca, podem deslocar as trocas líquida do ecossistema de dreno para a fonte de C e podem intensificar as queimadas, reduzindo os estoques de nutrientes. As interações entre a heterogeneidade na composição e abundância das comunidades biológicas ao longo do Domínio Cerrado com as mudanças atuais e futuras do uso da terra tornam difícil a projeção dos impactos dos cenários climáticos futuros em diferentes escalas temporais e espaciais e novas abordagens de modelagem são necessárias.

Nitrogen mass balance in the Brazilian Amazon: an update

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.