Autores
Santos, A.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Bernardes, M.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Nascimento, N.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Lourençato, L.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Silva-filho, E.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE)
Resumo
Estudos de reconstituição paleoambiental ajudam entender as dinâmicas ambientais
passadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a evolução da vegetação em
relação ao clima e ao ambiente a partir do carbono elementar e isotópico e de
registros de biomarcadores de origem vegetal (alcanos) em testemunho de turfeira
altimontana tropical no Sul do Brasil. A análise compreendeu o período de 18.327
anos AP e teve taxas de acúmulo de 0,5 a 23,6mg de COT cm.ano-1, razão δ13C de
-26.7 a -13.8‰, alcanos de 75.2 a 903.5µg g-1 e razão C33/C29 superiores a 1
entre aproximadamente 10.000 e 4.000 anos AP. Análise de alcanos demonstrou uma
boa especificidade em relação ao uso dos compostos C33 e C29 para caracterizar a
origem de vegetais superiores discriminando gramíneas de árvores, em relação ao
clima.
Palavras chaves
Paleoclima; Matéria Orgânica; Hidrocarbonetos
Introdução
Estudos de reconstituição paleoambiental levam ao entendimento das dinâmicas
ambientais passadas, como as intensas mudanças ocorridas desde o último glacial
(SUGUIO, 2010). No Brasil as variações climáticas desse período conferiram
importantes marcas nos padrões de distribuição da flora e fauna, deixando
diversas evidências armazenadas em arquivos naturais como lagos e turfeiras
(OLIVEIRA et al, 2015). Compostas por espessas camadas de matéria orgânica, as
turfeiras são consideradas sumidouros de carbono e são excelentes arquivos
ambientais e cronológicos da evolução da paisagem graças à lenta decomposição do
material orgânico (BISPO et al, 2016). As turfeiras cobrem cerca 4,2 % da
superfície da Terra, contêm 10 a 30 % do carbono terrestre global, sendo apenas
10-15 % estão localizadas nas regiões tropicais e cerca de 55 mil km² no Brasil
(YU, 2012; JOOSTEN, 2009). O uso de isótopos do carbono para reconstituição da
vegetação em relação à sua fonte, quando plantas de ciclo fotossintético C3
(típicas de arbóreas) possuem um sinal isotópico diferente das plantas do grupo
C4 (típicas de gramíneas) (MARTINELLI et al, 2009). Adicionalmente, compostos na
fração de lipídios, como os alcanos presentes nas ceras cuticulares de folhas,
são utilizadas na caracterização da matéria orgânica sedimentar por conta da sua
boa especificidade em relação à fonte e à maior resistência aos processos de
degradação bacteriana (DIEFENDORF et al, 2011). A distribuição e concentração de
n-alcanos variam entre plantas vasculares, macrófitas, bactérias e algas (FICKEN
et al, 2000). Os n-alcanos com comprimentos de cadeia C27 e C29 são produzidos
principalmente por árvores decíduas e arbustos, enquanto os comprimentos de
cadeias C31 e C33 são produzidos principalmente por gramíneas (VOGTS et al,
2009). O objetivo deste trabalho foi avaliar a evolução da vegetação em relação
ao clima e ao ambiente a partir da composição de carbono elementar e isotópico e
de registros de biomarcadores de origem vegetal (alcanos) em testemunho de
turfeira altimontana tropical no Sul do Brasil.
Material e métodos
O estudo foi realizado através de um testemunho de turfa com aproximadamente 90
cm de profundidade coletado no Pico do Araçatuba, localizado na escarpa da Serra
do Mar Paranaense (Floresta Atlântica), município de Tijucas do Sul, Paraná-
Brasil na coordenada de 25º54’07,8” de Latitude e 48º56’02,0” de Longitude a uma
altitude de 1610 m s.n.m. e continentalidade de 43 km. A vegetação é constituída
por floresta ombrófila densa montana e altimontana, campos de altitude e
vegetação rupestre. O clima é do tipo Cfb, em razão da baixa temperatura média
no mês mais quente (22°C) e uma precipitação superior a 3.000 mm anuais
(RODERJAN, 1994). Para a determinação de carbono orgânico total (COT) e sua
razão isotópica (δ13C) as amostras foram levadas um analisador elementar PDZ
Europa ANCA-GSL acoplado a um espectrômetro de massa de razão isotópica PDZ
Europa 20-20 (Sercon Ltd., Cheshire, Reino Unido) na UC Davis Stable Isotope
Facility. O desvio padrão foi de 0,2 ‰ para 13C. Os valores delta finais são
expressos em relação ao padrão internacional VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite). As
análises de alcanos foram realizadas segundo WAKEHAM e CANUEL (1988). Brevemente
as amostras foram submetidas à extração por banho ultrassônico com
diclorometano, centrifugadas e o extrato transferido para um balão de
rotaevaporador. Os extratos foram secos em fluxo de N2 e dissolvidos em 1 mL de
n-hexano para então passar numa coluna de sílica para a separação da fração mais
apolar obtida com 2 mL de n-hexano contendo os alcanos, que foi posteriormente
seca em fluxo de N2. A análise de alcanos foi realizada Cromatografia em Fase
Gasosa Acoplada a Detector de Chama Ionizante (CG/DCI). A injeção utilizou 2 µl
no modo splitless a uma temperatura de 300 °C no injetor. A coluna capilar
utilizada foi a DB-5 (30 m de comprimento, 0,25 mm de diâmetro e 0,25 μm de
espessura de filme) como gás carreador o H com um fluxo de 1.0 mL min-1. A
programação de temperatura foi iniciada a 80 °C chegando 300 °C com uma taxa de
5 °C min-1.
Resultado e discussão
O testemunho analisado compreende o período de 18.327 anos AP. Apresentou taxas
de acúmulo de COT de 0,5 a 2,4 mg de COT cm.ano -1 com maiores valores durante o
final da última glaciação (entre 14.000 e 11.000) e dois valores superiores a
este intervalo nas primeiras duas camadas (23,6 e 6,3, respectivamente). A
razão δ13C oscilou de -26.7 a -13.8 ‰ com valores enriquecidos em 13C entre
10.000 e 4.000 anos AP. O total de alcanos oscilou de 75.2 a 903.5 µg g-1, com
maiores valores em entre o período de 14.500 a 11.500 anos AP. A proporção entre
os alcanos predominantes C33 e C29 apresentaram valores superiores a 1 no
período de aproximadamente 10.000 e 4.000 anos AP. As análises de alcanos
demonstrou uma boa especificidade em relação ao uso dos compostos com número
ímpares de carbono de cadeia longa para caracterizar a origem de vegetais
superiores na matéria orgânica acumulada em turfeiras. O uso desses compostos em
congruência as análises isotópicas do carbono evidenciou ainda ser o composto
C33 marcador de gramíneas do ciclo fotossintético C4 relacionando a oscilação
entre a predominância desse composto a um clima mais seco com o composto C29
típico de vegetação arbórea e de ambientes mais úmidos. Nessa turfeira
altimontana tropical as maiores taxas de sedimentação foram observadas durante o
final do período pleistoceno e término da última glaciação. Em seguida, no
início do holoceno a modificação climática para um período mais seco e menores
enterramento de carbono persistiu até aproximadamente 2.000 AP, quando a
modificação para uma vegetação arbórea devido a um clima mais úmido volta a
ocorrer com maiores taxas de sedimentação.
Taxa de acúmulo de carbono orgânico total, composição isotópica do carbono e razão entre os alcanos C33 e C29.
Conclusões
As análises de alcanos demonstrou uma boa especificidade em relação ao uso dos
compostos com número ímpares de carbono de cadeia longa para caracterizar a origem
de vegetais superiores na matéria orgânica acumulada em turfeiras em relação as
oscilações climáticas durante o final do pleistoceno e holoceno.
Agradecimentos
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de
Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001. À FAPERJ
Procs. E-26/210.745/2021 e E-26/010.101117/2018).
Referências
BISPO, D. F. A.; SILVA, A. C.; CHRISTOFARO, C.; SILVA, M. L. N.; BARBOSA, M. S.; SILVA, B. P. C.; BARRAL, U. M.; FABRIS, J. D. Hydrology and carbon dynamics of tropical peatlands from Southeast Brazil. Catena, v. 143, p. 18-25, 2016.
MARTINELLI, L. A.; OMETTO, J. P. H. B.; FERRAZ, E. S.; VICTORIA, R. L.; CAMARGO, P. B.; MOREIRA, M. Z. Desvendando questões ambientais com isótopos estáveis. São Paulo: Oficina de Textos, p. 144, 2009.
RODERJAN, C.V.A. Floresta Ombrófila Densa Altomontana no Morro Anhangava, Quatro Barras, PR – aspectos climáticos, pedológicos e fitossociológicos. 11 9p. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1994.
OLIVEIRA, M.; BAPTISTA, G. M. M.; CARNEIRO, C. D. R.; VECCHIA, F. A. S. História geológica e Ciência do clima: Métodos e origens do estudo dos ciclos climáticos na Terra. Terræ, 12 (1): 03-26. 2015.
JOOSTEN, H. The Global Peatland CO2 Picture: peatland status and drainage related emissions in all countries of the world. Wageningen. Wetlands International. p.35. 2009.
DIEFENDORF, A. F.; FREEMAN, K. H.; WING, S. L.; GRAHAM, H.V. Production of n-alkyl lipids in living plants and implications for the geologic past. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 75, p. 7472–7485, 2011.
FICKEN, K. J.; LI, B.; SWAIN, D. L.; EGLINTON, G. An n-alkane proxy for the sedimentary input of submerged/ floating freshwater aquatic macrophytes. Organic Geochemistry, v. 31, p. 745–749., 2000.
SUGUIO, K. Geologia do Quaternário e mudanças ambientais. Oficina de Textos, 2010.
VOGTS, A.; MOOSSEN, H.; ROMMERSKIRCHEN, F. et al. Distribution patterns and stable carbon isotopic composition of alkanes and alkan-1-ols from plant waxes of African rain forest and savanna C3 species. Organic Geochemistry, v. 40, p. 1037–1054, 2009.
WAKEHAM, S. G.; CANUEL, E. A. Organic geochemistry of particulate matter in the eastern tropical north pacific ocean. Implications for particle dynamics. Journal of Marine Research, v.46, n.1, p.183-213, 1988.
YU, Z.C. Northern peatland carbon stocks and dynamics: a review. Biogeosciences. 9, 4071-4085, 2012.
