Biến đổi theo mùa trong nồng độ carbon hòa tan và lưu lượng ở thượng nguồn sông Purus, vùng tây nam Amazon

Springer Science and Business Media LLC - Tập 114 - Trang 245-254 - 2012
Cleber Salimon1, Eliete dos Santos Sousa1,2, Simone R. Alin3, Alex Vladimir Krusche2, Maria Victoria Ballester2
1Federal University of Acre, State University of Paraiba, Rio Branco, Brazil
2Centro de Energia Nuclear na Agricultura/USP, Piracicaba, Brazil
3NOAA/Pacific Marine Environmental Laboratory, Seattle, USA

Tóm tắt

Một trong những yếu tố ít được nghiên cứu trong chu trình carbon, có thể cải thiện hiểu biết của chúng ta về cách thức và mức độ mà các hệ sinh thái Amazon hoạt động như các bể chứa hoặc nguồn carbon, là lượng carbon được vận chuyển theo dòng chảy của các con sông. Trong bài báo này, chúng tôi chỉ ra rằng một con sông ở vùng thượng nguồn có thể vận chuyển từ 25 đến 130 % lượng carbon được báo cáo là bể chứa của rừng Amazon, do đó không thể bị bỏ qua trong các cân bằng carbon ở mức hệ sinh thái. Dựa trên các phép đo theo tháng từ tháng 5 năm 2004 đến tháng 4 năm 2005 ở thượng nguồn sông Purus, vùng tây nam Amazon, chúng tôi nhận thấy rằng: pH nước, oxy hòa tan, độ dẫn điện đặc trưng và carbon vô cơ hòa tan (DIC) có mối quan hệ nghịch với dòng chảy nước và lượng mưa; pCO2 có mối quan hệ trực tiếp và mạnh mẽ với dòng chảy và lượng mưa, và ở mức độ ít hơn với pH và oxy hòa tan; và carbon hữu cơ hòa tan (DOC) không có mối quan hệ với bất kỳ biến đo nào. Lưu lượng hàng năm của carbon hòa tan (DIC + DOC) tại điểm lấy mẫu được ước tính là 604 ± 55 Gg C a−1. Hơn 75 % trong số đó ở dạng bicarbonate, phần còn lại là CO2 và DOC. Lượng carbon này tương đương với 0,15 ± 0,01 Mg C ha−1 a−1 trong lưu vực thoát nước phía thượng nguồn, tương đương với quy mô của fiks carbon trên cạn.

Từ khóa

#carbon hòa tan #lưu lượng carbon #hệ sinh thái Amazon #sông Purus #chu trình carbon

Tài liệu tham khảo

Alin SR, Rasera MFFL, Salimon CI, Richey JE, Holtgrieve GW, Krusche AV, Snidvongs A (2011) Physical controls on carbon dioxide transfer velocity and flux in low-gradient river systems and implications for regional carbon budgets. J Geophys Res 116:G01009. doi:10.1029/2010jg001398 ANA (2005) Agência Nacional de Águas. Sistema Nacional de Informações sobre recursos hídricos—Hidroweb. http://hidroweb.ana.gov.br/. Accessed 6 Sep 2005 Aragao LEOC, Malhi Y et al (2009) Above- and below-ground net primary productivity across ten Amazonian forests on contrasting soils. Biogeosciences 6(12):2759–2778 Aufdenkampe AK, Mayorga E et al (2007) Organic matter in the Peruvian headwaters of the Amazon: compositional evolution from the Andes to the lowland Amazon mainstem. Org Geochem 38(3):337–364 Baker TR, Phillips OL et al (2004) Increasing biomass in Amazonian forest plots. Phil Trans R Soc B 359(1443):353–365 Chambers JQ, Tribuzy ES et al (2004) Respiration from a tropical forest ecosystem: partitioning of sources and low carbon use efficiency. Ecol Appl 14(4):S72–S88 Clark DA (2004) Sources or sinks? The responses of tropical forests to current and future climate and atmospheric composition. Phil Trans R Soc B 359(1443):477–491 da Rocha HR, Goulden ML et al (2004) Seasonality of water and heat fluxes over a tropical forest in eastern Amazonia. Ecol Appl 14(4):S22–S32 Davidson EA, Artaxo P (2004) Globally significant changes in biological processes of the Amazon Basin: results of the large-scale biosphere–atmosphere experiment. Global Change Biol 10(5):519–529 Davidson EA, Figueiredo RO, Markewitz D, Aufdenkampe AK (2010) Dissolved CO2 in small catchment streams of eastern Amazonia: a minor pathway of terrestrial carbon loss. J Geophys Res 115:G04005. doi:10.1029/2009jg001202 Duarte AF (2006) Aspectos da climatologia do Acre, Brasil, com base no intervalo 1971–2000. Rev Bras Meteor 21(3b):308–317 Ellis EE, Richey JE, Aufdenkampe AK, Krusche AV, Quay PD, Salimon C, da Cunha HB (2012) Factors controlling water-column respiration in rivers of the central and southwestern Amazon Basin. Limnol Oceanogr 57(2):527–540. doi:10.4319/lo.2012.57.2.0527 Hesslein RH et al (1991) Carbon dioxide pressure in surface waters of Canadian lakes. In: Willhelms, SC, Gulliver JS (eds) Air-water mass transfer: selected papers from the Second International Symposium on Gas Transfer at Water Surfaces. American Society of Civil Engineers, New York, p 413–432 INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2008). Projeto PRODES monitoramento da floresta amazônica brasileira por satélite. http://www.obt.inpe.br/prodes/index.html. Accessed Oct 2008 Jähne B, Haussecker H (1998) Air-water gas exchange. Annu Rev Fluid Mech 30:443–468 Johnson MS, Lehmann J et al (2006) DOC and DIC in flowpaths of Amazonian headwater catchments with hydrologically contrasting soils. Biogeochemistry 81(1):45–57 Kronberg BI, Fralick PW et al (1998) Late quaternary sedimentation and palaeohydrology in the Acre foreland basin. SW Amazonian Basin Res 10(3):311–323 Kuchler IL, Miekeley N, Forsberg B (2000) A contribution to the chemical characterization of rivers in the Rio Negro Basin. J Braz Chem Soc 11(3):286–292 Latrubesse EM, Bocquentin J et al (1997) Paleoenvironmental model for the late Cenozoic of southwestern Amazonia: paleontology and geology. Acta Amazon 27(2):103–118 Leite NK (2004) Abiogeoquímica do Rio Ji-Paraná, Rondonia. Masters dissertation, University of São Paulo. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/91/91131/tde-29072004-162959/publico/nei.pdf. Accessed 1 Nov 2012 Leite NK, Krusche AW et al (2010) Intra and interannual variability in the Madeira River water chemistry and sediment load. Biogeochemistry. doi:10.1007/s10533-010-9568-5 Lewis SL, Brando PM, Phillips OL, van der Heijden GMF, Nepstad D (2011) The 2010 Amazon drought. Science 331:554 Malhi Y, Phillips OL (2004) Tropical forests and global atmospheric change: a synthesis. Phil Trans R Soc B 359(1443):549–555 Malhi Y, Aragao L et al (2009) Exploring the likelihood and mechanism of a climate-change-induced dieback of the Amazon rainforest. Proc Natl Acad Sci USA 106(49):20610–20615 Mayorga E, Aufdenkampe AK et al (2005) Young organic matter as a source of carbon dioxide outgassing from Amazonian rivers. Nature 436(7050):538–541 McClain M, Richey J, Brandes J, Pimentel T (1997) Dissolved organic matter and terrestrial-lotic linkages in the central Amazon basin of Brazil. Global Biogeochemical Cycles 11(3). doi:10.1029/97GB01056 McClain EM, Naiman RJ (2008) Andean influences on the biogeochemistry and ecology of the Amazon River. BioSci 18:325–338 Melo DMB (2011) Dinâmica biogeoquímica do carbono em ambientes fluviais de águas lênticas da Amazônia Oriental (FLONA de Caxiuanã, Pará). Masters dissertation, University of São Paulo. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/91/91131/tde-14022012-165922/publico/Daniel_Marcos_Bentes_de_Melo.pdf. Accessed 1 Nov 2012 Moreira-Turcq P, Seyler P et al (2003) Exportation of organic carbon from the Amazon River and its main tributaries. Hydrol Process 17:1329–1344 Oliveira MRS, Souza Filho JP (2001) Distribuição geográfica da família Nettosuchidae (Crocodyliformes) na Amazônia Sul-Ocidental (Estado do Acre). In: SBP, Congresso Brasileiro de Paleontologia, 17, Boletim de Resumos, p 150 Ometto J, Nobre AD et al (2005) Amazonia and the modern carbon cycle: lessons learned. Oecologia 143(4):483–500 Patel N, Mounier S et al (1999) Fluxes of dissolved and colloidal organic carbon, along the Purus and Amazonas rivers (Brazil). Sci Total Environ 229(1–2):53–64 Phillips O, Higuchi N, Vieira S, Baker T (2009) Changes in Amazonian forest biomass, dynamics, and composition, 1980–2002. Geoph Monog Series 186. doi:10.1029/2008gm000739 Phlips EJ, Havens KE, Marques Lopes MR (2008) Seasonal dynamics of phytoplankton in two Amazon flood plain lakes of varying hydrologic connectivity to the main river channel. Fundam Appl Limnol 172(2):99–109. doi:10.1127/1863-9135/2008/0172-0099 Potter C, Klooster S et al (2009) Terrestrial carbon sinks in the Brazilian Amazon and Cerrado region predicted from MODIS satellite data and ecosystem modeling. Biogeosciences 6(6):937–945 Rasera M, Ballester M (2008) Small rivers in the southwestern Amazon and their role in CO2 outgassing. Earth Interact. doi:10.1175/2008EI257.16 Richey JE, Melack JM et al (2002) Outgassing from Amazonian rivers and wetlands as a large tropical source of atmospheric CO2. Nature 416(6881):617–620 Shein KA (2006) State of the climate in 2005––executive summary. Bull Am Meteorol Soc 87(6):801–805 Sioli H (1984) The Amazon and its main affluents: hydrography, morphology of the river courses and river types. In: Sioli H (ed) The Amazon: limnology and landscape ecology of a might tropical river and its basin, Dordrecht, 1984 Skirrow G, Whitfield M (1975) Effect of increases in atmospheric carbon-dioxide content on carbonate ion concentration of surface ocean water at 25 °C. Limnol Oceanogr 20(1):103–108 Stumm W, Morgan JJ (1996) Aquatic chemistry, chemical equilibria and rates in natural waters, 3rd edn edn. Wiley, New York, p 1022 Szaran J (1998) Carbon isotope fractionation between dissolved and gaseous carbon dioxide. Chem Geol 150(3–4):331–337 Wanninkhof R et al. (2009) Advances in quantifying air–sea gas exchange and environmental forcing. Annu Rev Mar Sci 1: 213–244. Waters, 3rd edn, Wiley, New York, p 1022 Waterloo MJ, Oliveira SM et al (2006) Export of organic carbon in run-off from an Amazonian rainforest blackwater catchment. Hydrol Process 20:2581–2597