E16 Transporte de Massa e Energia no Ecossistema

Tópico

O ecossistema terrestre realiza trocas contínuas de carbono, água e energia com a atmosfera. O saldo líquido dessas trocas resulta, em qualquer dado momento, dos fluxos que ocorrem do ecossistema para a atmosfera e da atmosfera para o ecossistema.

No caso do carbono, a produtividade primária bruta quantifica quanto carbono a vegetação fixa por meio da fotossíntese, enquanto a respiração do ecossistema quantifica quanto carbono é liberado de volta para a atmosfera como resultado da respiração da vegetação e dos organismos do solo. A diferença entre esses dois processos determina a troca líquida de carbono do ecossistema. Quando a produtividade primária bruta excede a respiração do ecossistema, o balanço favorece a captura de carbono e o ecossistema atua como um sumidouro de carbono; quando a respiração excede a produtividade primária bruta, o balanço favorece a liberação de carbono e o ecossistema atua como uma fonte de carbono.

No caso da água, a evapotranspiração quantifica a transferência de água do ecossistema terrestre para a atmosfera. Isso inclui principalmente a transpiração da vegetação e a evaporação do solo e das superfícies úmidas da vegetação. Dessa forma, a evapotranspiração conecta diretamente o ecossistema ao ciclo hidrológico: o vapor de água transferido para a atmosfera torna-se parte da circulação atmosférica da água e pode posteriormente retornar à superfície como precipitação, seja sobre o mesmo território ou em outras regiões.

Essas trocas podem ser estudadas na escala do ecossistema usando a técnica de covariância de vórtices turbulentos empregada em torres de fluxo. Uma torre mede continuamente as rápidas flutuações na velocidade vertical do ar, juntamente com as concentrações de CO₂ e vapor de água, permitindo a determinação dos fluxos turbulentos líquidos de carbono e água entre a superfície e a atmosfera. Também permite a quantificação dos componentes da troca de energia, como os fluxos de calor sensível e latente.

No caso do carbono, é importante distinguir entre o que a torre mede diretamente e o que é derivado posteriormente dessas medições. A torre determina a troca líquida de CO₂ do ecossistema, mas essa troca é o resultado combinado de dois processos opostos: a absorção de carbono pela fotossíntese e sua liberação pela respiração. Portanto, a produtividade primária bruta e a respiração do ecossistema não são medidas direta e independentemente pela torre, mas estimadas posteriormente pela separação da troca líquida observada, utilizando procedimentos de partição. A grande vantagem da covariância de vórtices é que ela integra as trocas que ocorrem em uma grande área ao redor da torre, permitindo a observação do comportamento geral do ecossistema sem a necessidade de medir individualmente cada planta, cada parcela de solo ou cada um dos processos que contribuem para o fluxo total.

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