Apesar de ser um elemento essencial à vida, em grandes quantidades o nitrogênio pode ser um verdadeiro problema ambiental.
E, de acordo com um novo estudo, as pessoas estão sobrecarregando os ecossistemas com nitrogênio pela queima de combustíveis fósseis e pelo aumento das atividades industriais e agrícolas que produzem nitrogênio. Segundo o estudo, esse excesso de nitrogênio gerado por atividades humanas polui as águas doces e zonas costeiras, e pode contribuir para a mudança climática. Todavia, tal dano ambiental poderia ser reduzido pela adoção de práticas sustentáveis.
O ciclo do nitrogênio – que existe há bilhões de anos – transforma formas não-biológicas do elemento encontradas na atmosfera em diversas formas biologicamente úteis que são necessárias aos seres vivos para criar proteínas, DNA e RNA, e por plantas, para crescer e fazer fotossíntese. Essa transformação é conhecida como fixação do nitrogênio.
Mediada principalmente por bactérias que vivem em raízes de plantas leguminosas e no solo, a fixação do nitrogênio e outros componentes de seu ciclo mandam o elemento (em todas as suas formas) para a atmosfera, plantas, raízes subterrâneas e solos.
Desde os tempos pré-bióticos, o ciclo do nitrogênio passou por algumas fases importantes. Originalmente, era controlado por lentos processos vulcânicos e relâmpagos, e então por organismos anaeróbios (que podem viver sem oxigênio), quando a atividade biológica começou. Há aproximadamente 2 bilhões e meio de anos, quando o oxigênio molecular apareceu na Terra, um conjunto de processos microbianos evoluiu para formar o ciclo do nitrogênio moderno.
Mas, no começo do século XX, as contribuições humanas ao ciclo do nitrogênio começaram a decolar. “Na verdade, é provável que nenhum fenômeno tenha impactado o ciclo do nitrogênio mais do que os insumos humanos nos últimos 2 bilhões e meio de anos”, disse Paul Falcowski, membro de uma equipe de estudos da Universidade de Rutgers, em New Jersey.
“Juntas, as atividades humanas contribuem atualmente com duas vezes mais fixação de nitrogênio terrestre do que as fontes naturais, e fornecem cerca de 45% do total de nitrogênio biológico útil produzido anualmente na Terra”, afirmou Falcowski. Muito da contribuição humana vem de um aumento de 800% no uso de fertilizantes a base de nitrogênio de 1960 a 2000.
Outro problema: muitos dos fertilizantes a base de nitrogênio que são usados mundialmente são mal aplicados. Como resultado, cerca de 60% do nitrogênio presente nos fertilizantes não chega a ser incorporado pelas plantas, ficando livre para escorrer nas zonas de raízes e então poluir rios, lagos, aqüíferos e áreas costeiras através da eutrofização, dizem os pesquisadores. (Eutrofização é um processo causado por excesso de nutrientes que esgota o oxigênio em corpos d’água e em última instância leva à morte dos animais.)
Além disso, algumas reações envolvendo nitrogênio liberam óxido de nitrogênio na atmosfera – um gás que contribui para o efeito estufa e que tem um potencial de aquecimento de 300 vezes o do dióxido de carbono (por molécula). O óxido de nitrogênio ainda destrói o ozônio na estratosfera, que protege a superfície da Terra e os seres vivos da radiação ultravioleta nociva (UV-B).
Poderiam ser palavras da própria Mãe Natureza: “a regeneração natural promovida por microorganismos provavelmente vai produzir um novo estado de equilíbrio por escalas de tempo de muitas décadas”, disse Falcowski. “Através desse estado de equilíbrio, o nitrogênio em excesso das fontes humanas será removido a taxas equivalentes às de adição, sem acúmulos”.
Mas enquanto isso, a população da Terra está alcançando 7 bilhões de pessoas, o que faz continuarem a crescer as pressões para a produção de comida.
“Não tem jeito de alimentar as pessoas sem fixar quantidades enormes de nitrogênio da atmosfera, e esse nitrogênio está no momento aplicado a plantas de cultivo de forma muito ineficiente”, explicou Falcowski.
Então, a não ser que intervenções promissoras sejam feitas, o dano causado por humanos ao ciclo do nitrogênio vai persistir por décadas ou séculos, segundo os pesquisadores. Essas intervenções, concebidas para reduzir a necessidade do uso de fertilizantes que adicionam nitrogênio ao sistema ecológico, poderiam incluir:
• Trabalhar com rodízio de culturas que fornecem o nitrogênio adicionado pelos fertilizantes;
• Otimizar o timing e a quantidade de fertilizantes aplicados, adotando técnicas de plantio selecionado, ou desenvolver variedades geneticamente modificadas de plantas que aumentem a eficiência do uso de nitrogênio;
• Utilizar técnicas tradicionais de plantio para potencializar a capacidade de variedades economicamente importantes de trigo, cevada e centeio de interagir favoravelmente com as comunidades microbiais associadas a plantas com sistemas de raízes, e faze-lo de forma a alcançar um uso eficiente do nitrogênio.
“Enquanto os processos de eutrofização já são reconhecidos por muitos anos, apenas recentemente os cientistas foram capazes de começar a colocar o processo antropogênico em um contexto de entendimento dos ciclos biogeoquímicos mais amplos do planeta”, disse Robert Burnap, um diretor de programa da NSF (National Science Foundation).
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