Em duas investigações, pesquisadores da U-M analisaram o impacto do nitrogênio e fósforo nas gramíneas marinhas, plantas pequenas que habitam áreas costeiras rasas. Avaliando dados coletados de um local de gramíneas enriquecido com nutrientes ao longo de nove anos, os cientistas descobriram que a adição de nutrientes pode aumentar a capacidade de armazenamento de carbono das gramíneas. Contudo, em um segundo estudo, verificaram que o excesso de nitrogênio poderia levar ao crescimento excessivo de fitoplâncton, o que impede a luz de alcançar as gramíneas e pode até levá-las à morte.

Ambos os estudos, publicados em Global Change Biology e Conservation Letters, foram financiados pela National Science Foundation e pela David and Lucille Packard Foundation.

Jacob Allgeier, professor associado de ecologia e biologia evolutiva, investiga a ecologia de peixes, gramíneas marinhas e corais em enseadas das Bahamas e da República Dominicana. Ele percebeu que as gramíneas marinhas em áreas com excesso de nutrientes, principalmente oriundos de águas residuais humanas, rapidamente morriam. A luz não conseguia penetrar devido ao fitoplâncton, que se proliferava nessas condições de alta disponibilidade de nutrientes.

Entretanto, em outras enseadas que sofreram com o escoamento de nutrientes, mas não tinham fitoplâncton que bloqueasse a luz, ele observou um bom crescimento das gramíneas. As áreas costeiras tropicais costumam ser carentes em nutrientes. Quando as gramíneas nessas regiões recebem uma carga de nutrientes, seu crescimento aumenta, desde que não haja uma quantidade excessiva de fitoplâncton bloqueando a luz, explica Allgeier.

Os pesquisadores, liderados pela recente doutorada da U-M, Bridget Shayka, descobriram que em leitos de gramíneas marinhas relativamente pobres em nutrientes, o fósforo e o nitrogênio favoreceram o crescimento das plantas. À medida que as gramíneas se desenvolviam, inicialmente investiram em seu crescimento subterrâneo, ou sistemas radiculares, armazenando carbono em suas raízes. Depois, as gramíneas passaram a investir em suas estruturas acima do solo — suas lâminas. O resultado foi um crescimento rápido das raízes, mas sua morte rápida também, o que transferiu carbono adicional para o sedimento ao redor das raízes e o sequestrou em uma taxa mais elevada.

“As pessoas pensavam que o excesso de nutrientes estava matando as gramíneas marinhas,” disse Allgeier. “Mas mostramos que, desde que os nutrientes não sejam excessivos a ponto de aumentar o fitoplâncton, as gramíneas simplesmente aumentam seu crescimento com nutrientes adicionais.”

Para estudar os impactos dos nutrientes, Shayka e Allgeier coletaram amostras de gramíneas marinhas de parcelas de teste nas Bahamas que haviam recebido nutrientes durante nove anos. Shayka e um grupo de 17 graduandos cuidadosamente desemaranharam as gramíneas, separando-as em partes: as lâminas que crescem acima do solo mas submersas, a bainha de onde as lâminas emergem, as raízes e os rizomas da gramínea — basicamente, um caule subterrâneo que permite o crescimento de outras plantas de gramínea.

Em seguida, eles desidratavam cada parte, trituravam e testavam para quantidades de nitrogênio, fósforo e carbono. Além de descobrir que o aumento de nutrientes no sistema acelerava a troca de carbono nas plantas, os pesquisadores também constataram que os nutrientes provenientes de fontes humanas tinham um impacto maior nas gramíneas do que os fornecidos por peixes.

“Os sistemas que estudamos são bem pobres em nutrientes, então a adição de nutrientes pode elevar a produção de gramíneas,” disse Shayka, agora oficial de programas da organização sem fins lucrativos Ocean Visions. “Mas também sabemos que, quando se adiciona excessivamente e ultrapassa os limites, isso realmente destrói esses sistemas. É uma das principais causas de sua degradação em todo o mundo e nos ecossistemas costeiros.”

No segundo estudo, os pesquisadores avaliaram qual nutriente, nitrogênio ou fósforo, tinha o maior impacto nas gramíneas marinhas, assim como se a proporção de nitrogênio para fósforo ou a quantidade total de cada nutriente tinha o maior efeito no sistema. Eles também examinaram os impactos dos nutrientes sobre o fitoplâncton.

Para isso, criaram 21 diferentes proporções de nitrogênio e fósforo e acrescentaram nutrientes a parcelas de teste de gramíneas marinhas em uma parte diferente da mesma baía, além de realizar testes com fitoplâncton em frascos. Descobriram que o fósforo teve um efeito positivo mais significativo sobre o crescimento das gramíneas do que o nitrogênio sob condições de baixa disponibilidade de nutrientes.

A teoria ecológica tradicional sugere que a proporção de nutrientes tem o maior impacto no sistema — mas os pesquisadores descobriram que, neste caso particular, o fósforo impactou mais as gramíneas enquanto o nitrogênio afetou mais o crescimento do fitoplâncton. Em particular, os pesquisadores observaram que o aumento de nitrogênio provocou uma explosão nas taxas de fitoplâncton nos frascos, mostrando que a elevação do nitrogênio na paisagem natural poderia resultar em níveis de fitoplâncton que sombreariam as gramíneas.

“Quando se cultivam tomates, não se adiciona apenas nitrogênio. A soma ideal de nitrogênio e fósforo é essencial. Essa ideia prevalece em nossa sociedade,” afirmou Allgeier. “Mas, ao testarmos a coluna de água e analisarmos as gramíneas, conseguimos afirmar que esse modelo não se aplica ao nosso sistema.”

Esse achado pode auxiliar comunidades locais a controlarem o impacto dos nutrientes nas gramíneas marinhas.

“Não vamos interromper o enriquecimento em nutrientes. Isso não vai acontecer,” disse Allgeier. “Mas podemos administrá-lo. E como fazer isso da melhor maneira? Removendo o nitrogênio.”