Spatial and temporal variability of CO2 dynamic and soil attributes in Maritime Antarctica | Variabilidade espacial e temporal da dinâmica de CO2 e atributos do solo na Antártica Marítima

Maritime Antarctica presents high sensitivity to climate change, especially by the alterations in air temperature, which modifies carbon dynamics and soil attributes in terrestrial ecosystems. Thus, variables related to soil (i.e. organic carbon, soil temperature and soil moisture), and vegetation distribution patterns, can represent climate change indicators. The objective of this work was to investigate the spatial and temporal relationship among carbon exchange, soil nutrient status and development in the main terrestrial ecosystems of Maritime Antarctica. The study was carried out at Keller and Coppermine Peninsula, in King George Island and Robert Island, respectively. Regular grids were installed to evaluate the spatial variability of general soil attributes and carbon exchange in lichens, mosses, lichens/mosses and bare soil sites along the ice- free areas. By using geostatistical techniques, spatial dependence was accessed through semivariogram and fractal dimension modeling. Soil was sampled at different soil layers to determine general soil attributes. Ecosystem respiration, net ecosystem exchange and gross primary production were determined by measuring CO 2 fluxes in situ with a closed automatic chamber system (LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA), based on short and long-term measurements. Results indicate a high capacity of mosses carpets (especially by Sanionia uncinata) to act as a sink of carbon, where soil moisture is elevated. On the other hand, where guano is deposited, soil temperature is enhanced, leading to increase soil organic matter mineralization, ecosystem respiration, acting as a source of carbon to the atmosphere. Spatial dependence strongly varied among sites, where guano deposition and vegetation coverage are reported to drive the extension of spatial structure. Fractal dimension values showed great spatial relationship between organic carbon and aluminum. Soils are mainly characterized by the high amounts of bases and weak clay formation. In zones with weak ornithogenic influence, soil is acid and values of exchangeable aluminum are high, associated with elevated potential acidity. The proximity of permafrost is leading to lower soil temperatures, reducing the number of thaw days. However, under current climate warming, this site will progressively act as a source of CO 2 to the atmosphere. On the other hand, peatlands could be formed due snow/ice melting, storing large amounts of carbon. The balance of uptake and release of CO 2 needs to be further researched in Maritime Antarctica, to elucidate the current dynamic for other different ice-free areas.

A Antártica Marítima apresenta alta sensibilidade às mudanças climáticas, especialmente pelas alterações na temperatura do ar, que modificam a dinâmica do carbono e atributos do solo nos ecossistemas terrestres. Sendo assim, variáveis relacionadas ao solo (ou seja, carbono orgânico, temperatura do solo e umidade do solo), e o padrão de distribuição da vegetação, podem ser indicadores das mudanças climáticas. O objetivo deste trabalho foi investigar a relação espacial e temporal entre as trocas de carbono, o status de nutrientes do solo e seu desenvolvimento nos principais ecossistemas terrestres da Antártica Marítima. O estudo foi realizado na Península Keller e Coppermine, Ilha Rei George e Robert, respectivamente. Grids regulares foram instalados para avaliar a variabilidade espacial de atributos gerais do solo e troca de carbono em campos de liquens, musgos, liquens/musgos e locais de solo exposto, ao longo das áreas livres de gelo. Usando técnicas de geoestatística, a dependência espacial foi acessada através da modelagem do semivariograma e dimensão fractal. Amostras de solo foram coletadas em diferentes camadas para determinar alguns atributos gerais do solo. A respiração total do ecossistema, troca líquida do ecossistema e produção primária bruta foram determinadas medindo fluxos de CO 2 in situ, com um sistema automático de fechamento da câmara de medição (LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, EUA), baseado em medições de curto e longo prazo. Os resultados indicam uma alta capacidade dos tapetes de musgos (principalmente por Sanionia uncinata), para atuar como dreno de carbono, em locais onde a umidade do solo é elevada. Por outro lado, onde o guano é depositado, a temperatura do solo é elevada, levando a um aumento da mineralização da matéria orgânica, respiração do ecossistema, atuando como fonte de carbono para a atmosfera. A dependência espacial variou entre os locais, sendo que a deposição do guano e a cobertura vegetal governam a extensão da estrutura espacial. Os valores de dimensão fractal mostraram que há uma forte relação espacial entre o carbono orgânico e o alumínio. Os solos são caracterizados principalmente pelas altas quantidades de bases e incipiente formação de argila. Em zonas com influência ornitogênica fraca, o solo é ácido e os valores de alumínio trocável são elevados, associados a uma acidez potencial elevada. A proximidade do permafrost está reduzindo a temperatura do solo, e consequentemente o número de dias de degelo. No entanto, sob o aquecimento atual, este local tende a agir progressivamente como uma fonte de CO 2 para a atmosfera. Por outro lado, mais turfeiras podem ser formadas devido derretimento de neve/gelo, armazenamento grandes quantidades de carbono. O balanço entre o ganho e perda de CO 2 precisa ser mais pesquisado na Antártica Marítima, a fim de elucidar a dinâmica atual considerando outras áreas livres de gelo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior