Nitrogen cycle and ecosystem services in the Brazilian La Plata Basin: anthropogenic influence and climate change / Ciclo de nitrogênio e serviços ecossistêmicos na Bacia do Prata brasileira: influência antropogênica e mudanças climáticas

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.

Nitrogen cycle and ecosystem services in the Brazilian La Plata Basin: anthropogenic influence and climate change

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.

Nitrogen cycle and ecosystem services in the Brazilian La Plata Basin: anthropogenic influence and climate change

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.

Plant diversity of the Pantanal wetland / Diversidade de plantas do Pantanal

This is a review of current studies in diversity of the flora and main vegetation types in the Brazilian Pantanal. The flora of this wetland, nearly 2,000 species, constitutes a pool of elements of wide distribution and from more or less adjacent phytogeographic provinces, such as Cerrado, dry seasonal forests, Chaco, Amazonia and Atlantic Forest. The most numerous group includes wide-distribution species, mainly herbs, while the second contingent comes from the Cerrado. Endemic plants are rare, numbering only seven. The vegetation of the sedimentary floodplain is a mosaic of aquatics, floodable grasslands, riparian forests, savannas (cerrados), cerrado woodlands, dry forests, and a large area of mono-dominant savannas, and pioneer woodlands. The main vegetation types are briefly described with their characteristic species, and their estimated areas are given according to the latest mapping.

Esta é uma revisão sobre o estado do conhecimento sobre a flora e os principais tipos de vegetação do Pantanal brasileiro. A flora da planície inundável, de aproximadamente 2.000 espécies, é um encontro de elementos de ampla distribuição e de províncias fitogeográficas mais ou menos vizinhas, tais como o Cerrado, florestas estacionais, Chaco, Amazônia e Mata Atlântica. O grupo mais numeroso é de espécies de ampla distribuição, enquanto o segundo contingente vem do Cerrado. Plantas endêmicas são raras, somente sete. A vegetação da planície sedimentar é um mosaico de aquáticas, campos inundáveis, florestas ripárias, savanas (cerrados), cerradão, floresta decidual, e uma grande parte de savanas e florestas pioneiras monodominantes. Os principais tipos de vegetação são brevemente descritos em termos de espécies características, e suas áreas estimadas são dadas conforme o recente mapeamento.

Plant diversity of the Pantanal wetland

This is a review of current studies in diversity of the flora and main vegetation types in the Brazilian Pantanal. The flora of this wetland, nearly 2,000 species, constitutes a pool of elements of wide distribution and from more or less adjacent phytogeographic provinces, such as Cerrado, dry seasonal forests, Chaco, Amazonia and Atlantic Forest. The most numerous group includes wide-distribution species, mainly herbs, while the second contingent comes from the Cerrado. Endemic plants are rare, numbering only seven. The vegetation of the sedimentary floodplain is a mosaic of aquatics, floodable grasslands, riparian forests, savannas (cerrados), cerrado woodlands, dry forests, and a large area of mono-dominant savannas, and pioneer woodlands. The main vegetation types are briefly described with their characteristic species, and their estimated areas are given according to the latest mapping.

Esta é uma revisão sobre o estado do conhecimento sobre a flora e os principais tipos de vegetação do Pantanal brasileiro. A flora da planície inundável, de aproximadamente 2.000 espécies, é um encontro de elementos de ampla distribuição e de províncias fitogeográficas mais ou menos vizinhas, tais como o Cerrado, florestas estacionais, Chaco, Amazônia e Mata Atlântica. O grupo mais numeroso é de espécies de ampla distribuição, enquanto o segundo contingente vem do Cerrado. Plantas endêmicas são raras, somente sete. A vegetação da planície sedimentar é um mosaico de aquáticas, campos inundáveis, florestas ripárias, savanas (cerrados), cerradão, floresta decidual, e uma grande parte de savanas e florestas pioneiras monodominantes. Os principais tipos de vegetação são brevemente descritos em termos de espécies características, e suas áreas estimadas são dadas conforme o recente mapeamento.

Plant diversity of the Pantanal wetland

This is a review of current studies in diversity of the flora and main vegetation types in the Brazilian Pantanal. The flora of this wetland, nearly 2,000 species, constitutes a pool of elements of wide distribution and from more or less adjacent phytogeographic provinces, such as Cerrado, dry seasonal forests, Chaco, Amazonia and Atlantic Forest. The most numerous group includes wide-distribution species, mainly herbs, while the second contingent comes from the Cerrado. Endemic plants are rare, numbering only seven. The vegetation of the sedimentary floodplain is a mosaic of aquatics, floodable grasslands, riparian forests, savannas (cerrados), cerrado woodlands, dry forests, and a large area of mono-dominant savannas, and pioneer woodlands. The main vegetation types are briefly described with their characteristic species, and their estimated areas are given according to the latest mapping.

Esta é uma revisão sobre o estado do conhecimento sobre a flora e os principais tipos de vegetação do Pantanal brasileiro. A flora da planície inundável, de aproximadamente 2.000 espécies, é um encontro de elementos de ampla distribuição e de províncias fitogeográficas mais ou menos vizinhas, tais como o Cerrado, florestas estacionais, Chaco, Amazônia e Mata Atlântica. O grupo mais numeroso é de espécies de ampla distribuição, enquanto o segundo contingente vem do Cerrado. Plantas endêmicas são raras, somente sete. A vegetação da planície sedimentar é um mosaico de aquáticas, campos inundáveis, florestas ripárias, savanas (cerrados), cerradão, floresta decidual, e uma grande parte de savanas e florestas pioneiras monodominantes. Os principais tipos de vegetação são brevemente descritos em termos de espécies características, e suas áreas estimadas são dadas conforme o recente mapeamento.

Group composition and activity patterns of brown-nosed coatis in savanna fragments, Mato Grosso do Sul, Brazil / Composição de grupo e padrões de atividades de quatis em fragmento de cerrado

The Parque Estadual do Prosa (PEP), in Campo Grande, MS, is an urban fragment of savanna (cerrado) and tall savanna woodland (cerradão), with an area of 1,335 km², where the population density of brown-nosed coatis is 33.71 individuals/km². Our results suggest that seasonality at the PEP causes changes in the availability of resources for coatis, altering their home range areas, their dispersion patterns and their daily behaviour. And our observations regarding male-band associations, agonistic interactions between bands and their daily behaviour emphasize the plasticity of coati social structure, and its potential for future comparative studies.

O Parque Estadual do Prosa, em Campo Grande, MS, é um fragmento urbano de cerrado e cerradão, com uma área de 1.335 km² , onde a densidade populacional dos quatis é de 33,71 indivíduos/km². Nossos resultados sugerem que a sazonalidade no PEP provoca mudanças na disponibilidade de recursos para os quatis, alterando sua área de vida, seus padrões de movimentação e seu comportamento diário. E nossas observações, quanto às associações macho-bando e interações agonísticas entre bandos e comportamento, enfatizam a plasticidade da estrutura social do quati e seu potencial para futuros estudos comparativos.

Group composition and activity patterns of brown-nosed coatis in savanna fragments, Mato Grosso do Sul, Brazil

The Parque Estadual do Prosa (PEP), in Campo Grande, MS, is an urban fragment of savanna (cerrado) and tall savanna woodland (cerradão), with an area of 1,335 km², where the population density of brown-nosed coatis is 33.71 individuals/km². Our results suggest that seasonality at the PEP causes changes in the availability of resources for coatis, altering their home range areas, their dispersion patterns and their daily behaviour. And our observations regarding male-band associations, agonistic interactions between bands and their daily behaviour emphasize the plasticity of coati social structure, and its potential for future comparative studies.

O Parque Estadual do Prosa, em Campo Grande, MS, é um fragmento urbano de cerrado e cerradão, com uma área de 1.335 km² , onde a densidade populacional dos quatis é de 33,71 indivíduos/km². Nossos resultados sugerem que a sazonalidade no PEP provoca mudanças na disponibilidade de recursos para os quatis, alterando sua área de vida, seus padrões de movimentação e seu comportamento diário. E nossas observações, quanto às associações macho-bando e interações agonísticas entre bandos e comportamento, enfatizam a plasticidade da estrutura social do quati e seu potencial para futuros estudos comparativos.