Rochas são uma fonte gigantesca de nitrogênio para o bioma terrestre

Por séculos, as evidências científicas disponíveis indicavam que quase todo o nitrogênio disponível para as plantas era originário da atmosfera, fixados no solo como compostos nitrogenados por bactérias específicas (1). Agora, um impactante novo estudo publicado na Science mostrou que, na média, até 26% do nitrogênio disponível para as plantas nos ecossistemas naturais provém das rochas no solo, indicando que essa fonte rivaliza com a fixação de gás nitrogênio em diversos ecossistemas do globo terrestre.

(1) Para saber mais sobre o assunto, acesse: História Humana e Nitrogênio: Criação e Destruição

De acordo com as análises geoquímicas e atmosféricas realizadas pelos pesquisadores, cerca de 19 a 31 teragramas (31 x 10^12 gramas) de nitrogênio estão sendo mobilizados naturalmente da superfície rochosa anualmente. Cerca de 11 a 18 teragramas desse nitrogênio é oriundo do processo químico de weathering - o qual também pode ser físico. No geral, os pesquisadores estimaram que a contribuição das rochas para o nitrogênio disponível nos ecossistemas terrestres naturais (excetuando-se solos manejados pelas atividades humanas) é em torno de 26%, ao contrário dos 8% antes sugerido.

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Sempre assumiu-se que próximo da totalidade de nitrogênio sendo acumulado na vegetação e solos da superfície terrestre eram oriundos do gás nitrogênio na atmosfera, o qual está presente em concentrações em torno de 78%. Porém, sempre notou-se discrepâncias quantitativas no ciclo do nitrogênio vistas na prática, com as deposições e acumulações de nitrogênio excedendo bastante as previsões dos modelos tradicionais. Nesse sentido, começou-se a suspeitar que as rochas estavam sendo muito subestimadas como fonte de nitrogênio.

Ao longo dos bilhões de anos da história da Terra, nitrogênio foi sendo acumulado em rochas, principalmente como produto da sua fixação por organismos aquáticos e terrestres que ficam presos nas bacias sedimentares. Esse nitrogênio - na forma de compostos nitrogenados - está ligado a antigos processos biogeoquímicos, em oposição aos processos modernos de fixação realizados por micróbios libres no solo e aqueles associados com raízes (simbiose). A quantidade desse nitrogênio acumulado varia bastante entre os tipos de rocha: sedimentares e meta-sedimentares ocupando cerca de 75% da superfície da Terra possuem concentrações de 500 a 600 mg de nitrogênio por quilo, onde rochas ígneas espacialmente restritas frequentemente seguram valores bem menores (<100 mg/kg).

Apesar das rochas sedimentares serem muito comuns no planeta, o nitrogênio que elas guardam não está prontamente disponível. Esse nitrogênio pode ser liberado para os solos tanto por processos físicos - movimentações tectônicas, por exemplo - ou processos químicos - como quando esses minerais reagem com a água da chuva. O mecanismo de weathering varia substancialmente ao redor do globo, sendo escasso em largas áreas da África, e abundante em regiões de alta latitude no Norte do planeta.

No geral, o novo estudo estima que as deposições de nitrogênio no solo via rochas contribuam - nos ciclos naturais - com 32% nas nas savanas montanhosas e temperadas, 38% em florestas boreais e temperadas, 51% na tundra, 23% nos desertos, e 22% em regiões florestais e de arbustos do Mediterrâneo. Em savanas tropicais e florestas tropicais a contribuição é relativamente baixa (8% e 12%, respectivamente), onde o mecanismo de weathering é limitado e as taxas de fixação de nitrogênio são naturalmente altas.

Essa imensa contribuição das rochas para o aporte de nitrogênio nos mais variados ecossistemas possui implicações importantes não só no entendimento do ciclo do nitrogênio, mas também para o ciclo do carbono. Antes amplamente ignoradas nesse papel, as rochas parecem possuir grande importância para a fixação de carbono pela vegetação (respiração de dióxido de carbono), já que os compostos nitrogenados são nutrientes de principal limitação no crescimento das plantas. Isso, por sua vez, reflete nos estudos sobre as mudanças climáticas.

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