ABSTRACT
The increasing human demand for food, raw material and energy has radically modified both the landscape and biogeochemical cycles in many river basins in the world. The interference of human activities on the Biosphere is so significant that it has doubled the amount of reactive nitrogen due to industrial fertiliser production (Haber-Bosch), fossil fuel burning and land-use change over the last century. In this context, the Brazilian La Plata Basin contributes to the alteration of the nitrogen cycle in South America because of its huge agricultural and grazing area that meets the demands of its large urban centres - Sao Paulo, for instance - and also external markets abroad. In this paper, we estimate the current inputs and outputs of anthropogenic nitrogen (in kg N.km-2.yr-1) in the basin. In the results, we observe that soybean plays a very important role in the Brazilian La Plata, since it contributes with an annual entrance of about 1.8 TgN due to biological nitrogen fixation. Moreover, our estimate indicates that the export of soybean products accounts for roughly 1.0 TgN which is greater than the annual nitrogen riverine exports from Brazilian Parana, Paraguay and Uruguay rivers together. Complimentarily, we built future scenarios representing changes in the nitrogen cycle profile considering two scenarios of climate change for 2070-2100 (based on IPCC's A2 and B2) that will affect land-use, nitrogen inputs, and loss of such nutrients in the basin. Finally, we discuss how both scenarios will affect human well-being since there is a connection between nitrogen cycle and ecosystem services that affect local and global populations, such as food and fibre production and climate regulation.
A crescente demanda humana por alimentos, matérias-primas e energia modificou radicalmente a paisagem e os ciclos biogeoquímicos de inúmeras bacias hidrográficas no mundo. A interferência das atividades humanas na Biosfera é tão grande que já duplicou a quantidade de nitrogênio reativo com a produção industrial de fertilizantes, a queima de combustíveis fósseis e a mudança de uso da terra no século XX. A Bacia do Prata brasileira contribui para a alteração do ciclo do nitrogênio na América do Sul, por causa da sua extensa área e da marcante ocupação agrícola e pecuária, que atende à demanda de seus grandes centros urbanos - São Paulo, por exemplo - e de mercados fora do Brasil. Neste estudo, foram estimados os valores das principais entradas e saídas de N atuais em razão da ação antrópica na bacia. O complexo da soja desempenha um papel importante, pois contribui com uma entrada anual de quase 1.8 TgN por causa da fixação biológica na bacia. Além disso, a exportação de produtos oriundos da soja é estimada em 1.0 TgN, um valor maior que a exportação de nitrogênio total dos rios Paraná, Paraguai e Uruguai (na porção de área brasileira) juntos. Também foram tomadas como hipóteses situações futuras para o comportamento do ciclo de N na bacia, considerando-se dois cenários de mudanças climáticas para o período 2070-2100 (baseados em A2 e B2, do IPCC), que poderão influenciar o uso da terra, as entradas e as perdas de N na bacia. Por fim, é discutido como tais cenários irão alterar o bem-estar da população, pois há uma conexão entre o ciclo do nitrogênio e os serviços ecossistêmicos, tais como a produção de alimentos e a regulação climática.
ABSTRACT
The increasing human demand for food, raw material and energy has radically modified both the landscape and biogeochemical cycles in many river basins in the world. The interference of human activities on the Biosphere is so significant that it has doubled the amount of reactive nitrogen due to industrial fertiliser production (Haber-Bosch), fossil fuel burning and land-use change over the last century. In this context, the Brazilian La Plata Basin contributes to the alteration of the nitrogen cycle in South America because of its huge agricultural and grazing area that meets the demands of its large urban centres - Sao Paulo, for instance - and also external markets abroad. In this paper, we estimate the current inputs and outputs of anthropogenic nitrogen (in kg N.km-2.yr-1) in the basin. In the results, we observe that soybean plays a very important role in the Brazilian La Plata, since it contributes with an annual entrance of about 1.8 TgN due to biological nitrogen fixation. Moreover, our estimate indicates that the export of soybean products accounts for roughly 1.0 TgN which is greater than the annual nitrogen riverine exports from Brazilian Parana, Paraguay and Uruguay rivers together. Complimentarily, we built future scenarios representing changes in the nitrogen cycle profile considering two scenarios of climate change for 2070-2100 (based on IPCC's A2 and B2) that will affect land-use, nitrogen inputs, and loss of such nutrients in the basin. Finally, we discuss how both scenarios will affect human well-being since there is a connection between nitrogen cycle and ecosystem services that affect local and global populations, such as food and fibre production and climate regulation.
A crescente demanda humana por alimentos, matérias-primas e energia modificou radicalmente a paisagem e os ciclos biogeoquímicos de inúmeras bacias hidrográficas no mundo. A interferência das atividades humanas na Biosfera é tão grande que já duplicou a quantidade de nitrogênio reativo com a produção industrial de fertilizantes, a queima de combustíveis fósseis e a mudança de uso da terra no século XX. A Bacia do Prata brasileira contribui para a alteração do ciclo do nitrogênio na América do Sul, por causa da sua extensa área e da marcante ocupação agrícola e pecuária, que atende à demanda de seus grandes centros urbanos - São Paulo, por exemplo - e de mercados fora do Brasil. Neste estudo, foram estimados os valores das principais entradas e saídas de N atuais em razão da ação antrópica na bacia. O complexo da soja desempenha um papel importante, pois contribui com uma entrada anual de quase 1.8 TgN por causa da fixação biológica na bacia. Além disso, a exportação de produtos oriundos da soja é estimada em 1.0 TgN, um valor maior que a exportação de nitrogênio total dos rios Paraná, Paraguai e Uruguai (na porção de área brasileira) juntos. Também foram tomadas como hipóteses situações futuras para o comportamento do ciclo de N na bacia, considerando-se dois cenários de mudanças climáticas para o período 2070-2100 (baseados em A2 e B2, do IPCC), que poderão influenciar o uso da terra, as entradas e as perdas de N na bacia. Por fim, é discutido como tais cenários irão alterar o bem-estar da população, pois há uma conexão entre o ciclo do nitrogênio e os serviços ecossistêmicos, tais como a produção de alimentos e a regulação climática.
Subject(s)
Humans , Climate Change , Ecosystem , Environmental Monitoring/methods , Human Activities , Nitrogen Cycle , Nitrogen Fixation , Rivers , Agriculture , BrazilABSTRACT
The increasing human demand for food, raw material and energy has radically modified both the landscape and biogeochemical cycles in many river basins in the world. The interference of human activities on the Biosphere is so significant that it has doubled the amount of reactive nitrogen due to industrial fertiliser production (Haber-Bosch), fossil fuel burning and land-use change over the last century. In this context, the Brazilian La Plata Basin contributes to the alteration of the nitrogen cycle in South America because of its huge agricultural and grazing area that meets the demands of its large urban centres - Sao Paulo, for instance - and also external markets abroad. In this paper, we estimate the current inputs and outputs of anthropogenic nitrogen (in kg N.km-2.yr-1) in the basin. In the results, we observe that soybean plays a very important role in the Brazilian La Plata, since it contributes with an annual entrance of about 1.8 TgN due to biological nitrogen fixation. Moreover, our estimate indicates that the export of soybean products accounts for roughly 1.0 TgN which is greater than the annual nitrogen riverine exports from Brazilian Parana, Paraguay and Uruguay rivers together. Complimentarily, we built future scenarios representing changes in the nitrogen cycle profile considering two scenarios of climate change for 2070-2100 (based on IPCC's A2 and B2) that will affect land-use, nitrogen inputs, and loss of such nutrients in the basin. Finally, we discuss how both scenarios will affect human well-being since there is a connection between nitrogen cycle and ecosystem services that affect local and global populations, such as food and fibre production and climate regulation.
A crescente demanda humana por alimentos, matérias-primas e energia modificou radicalmente a paisagem e os ciclos biogeoquímicos de inúmeras bacias hidrográficas no mundo. A interferência das atividades humanas na Biosfera é tão grande que já duplicou a quantidade de nitrogênio reativo com a produção industrial de fertilizantes, a queima de combustíveis fósseis e a mudança de uso da terra no século XX. A Bacia do Prata brasileira contribui para a alteração do ciclo do nitrogênio na América do Sul, por causa da sua extensa área e da marcante ocupação agrícola e pecuária, que atende à demanda de seus grandes centros urbanos - São Paulo, por exemplo - e de mercados fora do Brasil. Neste estudo, foram estimados os valores das principais entradas e saídas de N atuais em razão da ação antrópica na bacia. O complexo da soja desempenha um papel importante, pois contribui com uma entrada anual de quase 1.8 TgN por causa da fixação biológica na bacia. Além disso, a exportação de produtos oriundos da soja é estimada em 1.0 TgN, um valor maior que a exportação de nitrogênio total dos rios Paraná, Paraguai e Uruguai (na porção de área brasileira) juntos. Também foram tomadas como hipóteses situações futuras para o comportamento do ciclo de N na bacia, considerando-se dois cenários de mudanças climáticas para o período 2070-2100 (baseados em A2 e B2, do IPCC), que poderão influenciar o uso da terra, as entradas e as perdas de N na bacia. Por fim, é discutido como tais cenários irão alterar o bem-estar da população, pois há uma conexão entre o ciclo do nitrogênio e os serviços ecossistêmicos, tais como a produção de alimentos e a regulação climática.
ABSTRACT
Machadinho reservoir, formed in 2001, is located in the upper Uruguay River. Aiming to diagnose fish production in this reservoir, as well as fisheries composition along the years after its formation, surveys of catches were taken from fishermen that represent the fishing activity in this reservoir between 2003 and 2009. A total of 81 fishermen took part in these surveys, totalizing 1,907 fishing days during the study period. The analysis of fisheries showed an annual average CPUE, based on the biomass of capture of each morphospecies registered per each fisherman per day (kg fisherman1 day-1), of 9.60 (± 3.27) kg fisherman-1 day-1, in 2003, and 18.28 (± 8.57) kg fisherman-1 day-1 in 2006, with a subsequent fall over time, reaching 8.65 (± 2.92) kg fisherman-1 day-1 in 2009. Twenty-six morphospecies were recorded during the studied period, with emphasis on biomass for the catfish, lambari, mandi, suruvi, carpa, cascudo and traira, being the last three the most captured fishes between 2003 and 2009. Among migratory species, stood out curimba (Prochilodus lineatus) and dourado (Salminus brasiliensis), species which were targeted by experimental storage actions. CPUE values estimated to Machadinho reservoir were relatively low when compared to those of other reservoirs. The observed decline of fisheries in Machadinho reservoir over the years may be related to sedimentation process, increase in fishing effort and to the reductionof nutrientsin the reservoir, which are released through spillways.
O reservatório de Machadinho, formado no ano de 2001, está localizado na região do alto rio Uruguai. Procurando diagnosticar a pesca neste reservatório, assim como a composição ictiofaunística ao longo dos anos após o represamento foram aplicados questionários aos pescadores da região entre os anos de 2003 e 2009. Participaram destes levantamentos 81 pescadores que representam a atividade da pesca neste reservatório, totalizando 1.907 viagens de pesca declaradas ao longo do período de amostragem. A análise das pescarias mostrou uma Captura por Unidade de Esforço (CPUE), calculada com base na biomassa de cada morfoespécie registrada por pescador por dia de pesca (kg pescador-1 dia-1), com média anual de 9,60 (± 3,27) kg pescador-1 dia-1, em 2003, e 18,28 (± 8,57) kg pescador-1 dia-1, em 2006, com posterior queda ao longo do tempo, chegando a 8,65 (± 2,92) kg pescador-1 dia-1 em 2009. Vinte e seis morfoespécies foram amostradas durante o período de estudo, com destaque em biomassa para jundiá, lambari, mandi, suruvi, carpa, cascudo e traíra, sendo que as três últimas se alternaram como as mais capturadas entre 2003 e 2009. Dentre as espécies migradoras destacaram-se o curimba (Prochilodus lineatus) e o dourado (Salminus brasiliensis), espécies que foram alvo de ações de estocagens experimentais. Os valores de CPUE estimados para o reservatório de Machadinho foram baixos quando comparados a outros reservatórios. Esta tendência de depleção pode ser atribuída a processos de sedimentação, remoção pelapesca ou exportação de nutrientes pelo vertedouro.