Revising global carbon stock estimations with H. wrightii seagrass meadows of West Africa shows low regional values

Smith, Tamara

http://hdl.handle.net/10400.1/20575

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Authors

Smith, Tamara

Advisor(s)

Serrão, Ester

Marbà, Núria

Abstract(s)

O aumento das emissões de carbono nas últimas décadas causou uma dependência crescente de sumidouros de carbono, evitando o aumento das concentrações atmosféricas de exceder níveis reversíveis. Atualmente, as concentrações excedem 400 ppm, mais de 140% dos seus níveis pré-industriais, e os impactos das alterações climáticas resultantes são agora sentidos a nível global. Entre os sumidouros naturais de carbono, os ecossistemas de carbono azul absorvem até 70% do carbono orgânico absorvido pelo oceano, que absorve até metade de todas as emissões antropogénicas de carbono. No entanto, estes ecossistemas são pouco estudados em comparação com as florestas terrestres, apesar de armazenarem mais eficazmente carbono. As pradarias de ervas marinhas têm recebido menor atenção em comparação com os ecossistemas de carbono azul, estimando-se que representem o maior sumidouro de carbono azul. Esta reduzida importância que se dá às as ervas marinhas até à data, demonstra que os fatores que afetam o sequestro e capacidade de armazenamento do carbono não são totalmente compreendidos. Em particular, a maior parte da investigação centra-se em espécies e locais específicos, demonstrando que as estimativas de stock de carbono derivadas deste trabalho sejam aplicáveis, a grande parte do stock global de ervas marinhas. Com o objetivo de ampliar o conhecimento sobre a literatura existente e verificar a veracidade das estimativas de stock de carbono em pradarias de ervas marinhas, este trabalho tem como objetivo melhorar a relação usada para estimar de stock de carbono, usando como referência o cálculo Fourqurean et al. (2012) amplamente utilizado. De forma a cumprir este objetivo, foram escolhidas pradarias de ervas marinhas da espécie Halodule wrightii na costa da África Ocidental. Esta espécie é oportunista/colonizadora e tem recebido pouca atenção em comparação com as espécies maiores e com um maior tempo de vida. O local foi seleccionado porque a maioria dos estudos atuais centra-se nos Estados Unidos e na Austrália e muito pouca investigação foi até agora realizada em locais africanos. Além disso, o objectivo deste trabalho foi diversificar o tipo de pradariass estudadas, pelo que locais em três países—Guiné-Bissau, Senegal e Cabo Verde—foram selecionados que tivessem diferentes impactos ambientais (fora e dentro de áreas protegidas). Além disso, a importância do impacto das pradarias de espécies mistas nos sumidouros de carbono é incerta, criando a necessidade de que, as pradarias amostradas incluíssem monoespecíficas de H. wrightii e outras mistas com Cymodocea nodosa e Zostera noltei. O processamento ocorreu em três institutos: no Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA), Espanha, foi realizado o processamento inicial, incluindo a abertura e separação do núcleo de sedimentos, e foram produzidos dados sobre densidade seca aparente, teor de matéria orgânica, teor de dióxido de carbono e o teor de carbonato de cálcio. Em seguida, subamostras foram enviadas à Universitat Autònoma de Barcelona, Espanha, para análise isotópica do 210Pb para datar o sedimento e obter taxas de acreção. Algumas subamostras foram, também, enviadas à Universidade da Coruña, Espanha, para análise do teor de carbono orgânico. A partir dos dados brutos, foram realizados cálculos determinando-se o teor de carbono inorgânico, a densidade de carbono orgânico e inorgânico, a percentagem e o stock total, e a equação de carbono orgânico para a África Ocidental. Os resultados mostraram que o stock de carbono orgânico a 100 cm foi em média de 24,68 ± 13,73 Mg C ha-1, o que é comparável às estimativas globais. Cabo Verde teve os valores mais elevados e a Guiné-Bissau e o Senegal tiveram a maior variação dentro das localidades. Este resultado foi inesperado, em que para a Guiné-Bissau todos os locais eram populações monoespecíficas de H. wrightii e estavam longe da influência humana. Os resultados foram igualmente inesperados, no Senegal, houve uma diferença maior entre os dois locais que estavam separados por menos de 3 km, ambos num estuário de uma área protegida e com as três espécies presentes, do que entre qualquer um destes locais e o terceiro local que estava localizado na costa exposta próximo ao desenvolvimento humano e continha apenas duas espécies (H. wrightii e C. nodosa) (p = 0 e p < 0,001, respectivamente). Os resultados de carbono inorgânico mostraram stock a 100 cm com média de 111,52 ± 93,09 Mg C ha-1 e mostraram um pico importante em quase todos os núcleos, ainda não identificado na literatura. Estima-se que este pico tenha ocorrido há 26,88 ± 2,03 anos e causou um aumento no conteúdo de carbono inorgânico de até 15 vezes o nível pré-pico. Propomos a hipótese de que o influxo repentino de carbono inorgânico, que causou o pico, teve como causa a erupção do vulcão Pico do Fogo, Cabo Verde, em 1995. Mas outros fatores, como a geologia rica em carbono inorgânica da região e a ressurgência do Sahel que traz carbono do fundo do mar também podem ser considerados. A falta do pico em dois dos locais do Joal é atribuída ao maior abrigo das correntes que possuem. No entanto, este pico de carbono inorgânico distinto, apresentou uma dificuldade na determinação das diferenças locais e de espécies, pelo que a discussão apresentada é inconclusiva. Tanto para os valores de carbono orgânico como inorgânico, Cabo Verde apresentou valores inesperadamente elevados. A Guiné-Bissau apresentou maior variabilidade geral considerando a semelhança entre os locais, com um dos locais (Unhocomo 1) com valores desproporcionalmente elevados; e o Senegal teve menos variação do que o previsto, derivado da diferença entre os locais. Apesar das diferenças e semelhanças inesperadas entre os países, uma relação linear foi determinada, a partir dos resultados obtidos com um R2 = 0,2807. Este estudo estabeleceu, portanto, uma nova equação de carbono orgânico específica para locais da África Ocidental, que é aplicável a pradarias com predominância de espécies oportunistas/colonizadoras, monoespecíficas e mistas, protegidas e desprotegidas e, próximas e distantes dos impactos humanos. Como resultado, este estudo contribui para alargar o âmbito do stock de carbono azul das ervas marinhas na literatura, para garantir que as estimativas dos sumidouros de carbono sejam precisas e evitar o excesso do orçamento global de carbono. Além disso, destaca caminhos para investigação futura no sentido de contribuir para alargar o âmbito do carbono azul das ervas marinhas e preencher as lacunas de investigação actuais, e também para a determinação da causa e relevância do pico de carbono inorgânico descoberto neste trabalho.

Ever-increasing atmospheric emissions have furthered the need to empirically understand natural carbon sinks to prevent exceeding the global carbon budget. Seagrass meadows represent one of the most efficient carbon sinks, yet the dynamics that alter their carbon capacities are not fully understood and are highly biased towards particular species and geographical areas. This has caused a reliance on an unspecific seagrass carbon stock estimate that is not locally determined or species-specific, raising wide uncertainty in the values of carbon stocks. This study attempts to diversify the current research on seagrass blue carbon by estimating carbon values from mixed and mono-specific Halodule wrightii meadows with differing meadow characteristics located off West Africa, a region where seagrass carbon sinks remain mostly unexplored. Sediment was sampled from meadows at Guinea Bissau, Senegal, and Cabo Verde, with data obtained on the organic and inorganic carbon, organic matter, and calcium carbonate and the accretion rates. The results demonstrated organic and inorganic carbon stock averages of 24.68 ± 13.73 Mg C ha−1 and 111.52 ± 93.09 Mg C ha−1, respectively, and revealed significant inter- and intra-country differences (p < 0.01) for both organic (lowest: Guinea Bissau; highest: Cabo Verde) and inorganic (lowest: Senegal; highest: Cabo Verde) carbon values. Moreover, a substantial peak in inorganic carbon (averaging a 2663% increase) at similar depths across most sites was discovered for the first time, highlighting a new avenue for carbon studies in the region. Therefore, this study provides organic and inorganic carbon stock estimates for seagrass meadows off West Africa, demonstrating that they are below the global average, ascertains a locally determined organic carbon stock equation that is applicable to a range of meadow types, and contributes to filling in the current gaps in seagrass blue carbon research.