Fen - Fen

Avaste Fen , Estônia. Sedges dominam a paisagem, arbustos lenhosos e árvores são esparsos.
Wicken Fen , Inglaterra. As gramíneas em primeiro plano são típicas de um pântano.

Um fen é um tipo de turfa -accumulating WETLAND alimentado por rica em minerais do solo ou da água de superfície . É um dos principais tipos de zonas húmidas, juntamente com pântanos , pântanos e pântanos . Pântanos e pântanos, ambos ecossistemas formadores de turfa, também são conhecidos como turfeiras . A química única da água dos pântanos é resultado da entrada de água subterrânea ou superficial. Normalmente, essa entrada resulta em concentrações de minerais mais altas e um pH mais básico do que o encontrado em pântanos. Como a turfa se acumula em um pântano, a entrada de água subterrânea pode ser reduzida ou cortada, tornando o pântano ombrotrófico em vez de minerotrófico . Dessa forma, os pântanos podem se tornar mais ácidos e fazer a transição para pântanos com o tempo.

Os pântanos podem ser encontrados em todo o mundo, mas a grande maioria está localizada nas latitudes médias a altas do hemisfério norte. Eles são dominados por juncos e musgos, particularmente graminóides que podem ser raramente encontrados em outros lugares, como a espécie de junco Carex exilis . Os pântanos são ecossistemas de alta biodiversidade e frequentemente servem como habitats para espécies raras ou ameaçadas, com a composição das espécies mudando com a química da água. Eles também desempenham papéis importantes na ciclagem de nutrientes , como carbono, nitrogênio e fósforo, devido à falta de oxigênio (condições anaeróbicas) em solos de fenomenos orgânicos alagados.

Os pântanos foram historicamente convertidos em terras agrícolas. No entanto, os pântanos enfrentam uma série de outras ameaças, incluindo corte de turfa, poluição, espécies invasoras e distúrbios próximos que reduzem o lençol freático no pântano, como a extração de pedreiras. Interromper o fluxo de água rica em minerais em um pântano muda a química da água, o que pode alterar a riqueza de espécies e secar a turfa. A turfa mais seca é mais facilmente decomposta e pode até queimar.

Distribuição e extensão

Os pântanos estão distribuídos em todo o mundo, mas são mais freqüentemente encontrados nas latitudes médio-altas do hemisfério norte. Eles são encontrados em toda a zona temperada e regiões boreais , mas também estão presentes na tundra e em condições ambientais específicas em outras regiões do mundo. Nos Estados Unidos, os pântanos são mais comuns no Centro-Oeste e no Nordeste, mas podem ser encontrados em todo o país. No Canadá, os pântanos são mais frequentes nas terras baixas perto da Baía de Hudson e da Baía de James , mas também podem ser encontrados em todo o país. Os pântanos também estão espalhados pelas latitudes setentrionais da Eurásia, incluindo as Ilhas Britânicas e o Japão, mas o centro-leste da Europa é especialmente rico em pântanos. Mais ao sul, os pântanos são muito mais raros, mas existem em condições específicas. Na África, foram encontrados pântanos no Delta do Okavango em Botswana e nas encostas do planalto em Lesoto. Os pântanos também podem ser encontrados nas latitudes mais frias do hemisfério sul. Eles são encontrados na Nova Zelândia e no sul do Chile e Argentina, mas a extensão é muito menor do que nas latitudes do norte. Localmente, os pântanos são mais freqüentemente encontrados na interseção de ecossistemas terrestres e aquáticos, como as cabeceiras de riachos e rios.

Estima-se que existam aproximadamente 1,1 milhão de quilômetros quadrados de pântanos em todo o mundo, mas quantificar a extensão dos pântanos é difícil. Como as definições de zonas úmidas variam regionalmente, nem todos os países definem pântanos da mesma maneira. Além disso, os dados de zonas úmidas nem sempre estão disponíveis ou são de alta qualidade. Os pântanos também são difíceis de delinear e medir rigidamente, pois estão localizados entre os ecossistemas terrestres e aquáticos.

Definição

Definir rigidamente os tipos de áreas úmidas, incluindo pântanos, é difícil por uma série de razões. Em primeiro lugar, as zonas húmidas são ecossistemas diversos e variados que não são facilmente categorizados de acordo com definições inflexíveis. Eles são frequentemente descritos como uma transição entre os ecossistemas terrestres e aquáticos com características de ambos. Isso torna difícil delinear a extensão exata de um pântano. Em segundo lugar, os termos usados ​​para descrever os tipos de zonas úmidas variam muito por região. O termo bayou , por exemplo, descreve um tipo de pântano, mas seu uso é geralmente limitado ao sul dos Estados Unidos. Terceiro, diferentes idiomas usam termos diferentes para descrever tipos de zonas úmidas. Por exemplo, em russo, não existe uma palavra equivalente para o termo pântano , pois é normalmente usado na América do Norte. O resultado é um grande número de sistemas de classificação de áreas úmidas , cada um definindo áreas úmidas e tipos de áreas úmidas em sua própria maneira. No entanto, muitos sistemas de classificação incluem quatro grandes categorias em que a maioria das zonas úmidas se enquadra: pântano , pântano, pântano e pântano . Embora os sistemas de classificação difiram quanto aos critérios exatos que definem um pântano, existem características comuns que descrevem os pântanos de maneira geral e imprecisa. Uma definição geral fornecida pelo livro Wetlands descreve um pântano como "um pântano com acumulação de turfa que recebe alguma drenagem do solo mineral circundante e geralmente sustenta uma vegetação semelhante a um pântano."

Três exemplos são apresentados abaixo para ilustrar definições mais específicas para o termo fen .

Definição do Sistema Canadense de Classificação de Wetland

No Sistema Canadense de Classificação de Wetland, os pântanos são definidos por seis características:

  1. A turfa está presente.
  2. A superfície da zona húmida está ao nível do lençol freático . A água flui na superfície e através da subsuperfície do pantanal.
  3. O lençol freático flutua. Pode ser na superfície do pantanal ou alguns centímetros acima ou abaixo dele.
  4. O pantanal recebe uma quantidade significativa de sua água de águas subterrâneas ou superficiais ricas em minerais.
  5. Os juncos decompostos ou turfa de musgo marrom estão presentes.
  6. A vegetação é predominantemente graminóides e arbustos.

Ecologia de Pantanal: Definição de Princípios e Conservação (Keddy)

No livro Wetland Ecology: Principles and Conservation , Paul A. Keddy oferece uma definição um pouco mais simples de um pântano como "um pântano que geralmente é dominado por juncos e gramíneas enraizadas em turfa rasa, muitas vezes com movimento considerável do lençol freático e com pH maior que 6. " Esta definição diferencia pântanos de pântanos e brejos pela presença de turfa.

Definição de The Biology of Peatlands (Rydin)

Em The Biology of Peatlands, os pântanos são definidos pelos seguintes critérios:

  1. A zona húmida não é inundada por lagos ou riachos.
  2. A vegetação lenhosa com 2 metros ou mais de altura está ausente ou a cobertura do dossel é inferior a 25%.
  3. O pantanal é minerotrófico (recebe seus nutrientes de águas subterrâneas ricas em minerais).

Outra distinção é feita entre pântanos abertos e arborizados, onde pântanos abertos têm cobertura de dossel inferior a 10% e pântanos arborizados têm 10–25% de cobertura de dossel. Se arbustos altos ou árvores dominam, o pântano é classificado como um pântano arborizado ou floresta de pântano , dependendo de outros critérios.

Biogeoquímica

Spaulding Fen, Wisconsin.

Hidrologia

O principal determinante da biota fen e biogeoquímica em pântanos, como em outras áreas úmidas, é a hidrologia . Solos de pântano são constantemente inundados porque o lençol freático está na superfície ou próximo a ela. O resultado são solos anaeróbicos (sem oxigênio) devido à lenta taxa de difusão do oxigênio no solo alagado. Solos anaeróbicos são ecologicamente únicos; como a atmosfera da Terra é oxigenada, a maioria dos ecossistemas terrestres e das águas superficiais são aeróbicos. As condições anaeróbias encontradas em solos pantanosos resultam em uma química do solo reduzida , em vez de oxidada.

Uma característica marcante dos pântanos é que uma parte significativa de seu suprimento de água é derivada da água subterrânea (minerotrofia). Como a hidrologia é o fator dominante nas áreas úmidas, a química da água subterrânea tem um efeito enorme nas características do pântano que ela fornece. A química da água subterrânea, por sua vez, é amplamente determinada pela geologia das rochas por onde a água subterrânea flui. Assim, as características de um fenómeno, especialmente o seu pH, são diretamente influenciadas pelo tipo de rocha que contacta com o seu abastecimento de água subterrânea. O pH é um fator importante na determinação da composição e riqueza das espécies de fenais, com pântanos mais básicos chamados de "ricos" e pântanos mais ácidos chamados de "pobres". Os pântanos ricos tendem a ser altamente biodiversos e abrigar uma série de espécies raras ou ameaçadas de extinção, e a biodiversidade tende a diminuir à medida que a riqueza dos pântanos diminui.

Os pântanos tendem a ser encontrados acima de rochas ricas em cálcio, como o calcário . Quando a água subterrânea flui por rochas calcárias (ricas em cálcio) como o calcário ( carbonato de cálcio ), uma pequena quantidade se dissolve e é carregada para o pântano fornecido pela água subterrânea. Quando o carbonato de cálcio se dissolve, ele produz bicarbonato e um cátion de cálcio de acordo com o seguinte equilíbrio:

onde o ácido carbônico (H 2 CO 3 ) é produzido pela dissolução do dióxido de carbono na água. Em pântanos, o ânion bicarbonato produzido neste equilíbrio atua como um tampão de pH, que mantém o pH do pântano relativamente estável. Os pântanos abastecidos por águas subterrâneas que não fluem através dos minerais que atuam como tampão quando dissolvidos tendem a ser mais ácidos. O mesmo efeito é observado quando a água subterrânea flui através de minerais com baixa solubilidade, como a areia.

Em pântanos extremamente ricos, o carbonato de cálcio pode precipitar da solução para formar depósitos de marga . O carbonato de cálcio precipita da solução quando a pressão parcial do dióxido de carbono na solução cai. A diminuição da pressão parcial do dióxido de carbono é causada pela absorção pelas plantas para fotossíntese ou perda direta para a atmosfera. Isso reduz a disponibilidade de ácido carbônico em solução, mudando o equilíbrio acima de volta para a formação de carbonato de cálcio. O resultado é a precipitação de carbonato de cálcio e a formação de marga.

Ciclo de nutrientes

Como um tipo de área úmida, os pântanos compartilham muitas características biogeoquímicas com outras áreas úmidas. Como todas as áreas úmidas, eles desempenham um papel importante na ciclagem de nutrientes porque estão localizados na interface dos ambientes aeróbio (óxido) e anaeróbico (anóxico). A maioria das terras úmidas tem uma fina camada superior de solo oxigenado em contato com a atmosfera ou com as águas superficiais oxigenadas. Nutrientes e minerais podem circular entre esta camada superior oxidada e a camada reduzida abaixo, sofrendo reações de oxidação e redução pelas comunidades microbianas adaptadas a cada camada. Muitas reações importantes ocorrem na camada reduzida, incluindo desnitrificação , redução de manganês , redução de ferro , redução de sulfato e metanogênese . Como os pântanos são pontos críticos para a transformação de nutrientes e frequentemente servem como sumidouros de nutrientes, eles podem ser construídos para tratar águas ricas em nutrientes criadas por atividades humanas.

Os pântanos também são focos de produção primária , pois a entrada contínua de água subterrânea estimula a produção. Os pântanos, que carecem dessa entrada de água subterrânea, têm uma produção primária muito mais baixa.

Carbono

A maior parte do carbono chega às áreas úmidas, incluindo pântanos, na forma de carbono orgânico , seja de ecossistemas adjacentes de terras altas ou por fotossíntese nas próprias áreas úmidas. Uma vez no pântano, o carbono orgânico geralmente tem três destinos principais: oxidação em CO 2 pela respiração aeróbica , soterramento como matéria orgânica em turfa ou decomposição em metano . Em turfeiras, incluindo pântanos, a produção primária das plantas é maior do que a decomposição, o que resulta no acúmulo de matéria orgânica como turfa. A decomposição dentro do pântano é geralmente executada por musgos residentes e, nos pântanos temperados, geralmente é provocada pela decomposição das raízes das plantas. Esses estoques de turfa sequestram uma enorme quantidade de carbono. No entanto, é difícil determinar se as redes de pântanos absorvem ou emitem gases de efeito estufa . Isso ocorre porque os pântanos emitem metano, que é um gás de efeito estufa mais potente do que o dióxido de carbono. Metanogênico archaea que residem nas camadas de turfa anaeróbias combinam dióxido de carbono e hidrogénio gasoso a forma de metano e água. Esse metano pode então escapar para a atmosfera e exercer seus efeitos de aquecimento. Turfeiras dominadas por musgos castanhos e ciperáceas, tais como fens, foram encontrados para emitir uma quantidade maior de metano do que Sphagnum -dominated turfas tais como turfeiras.

Azoto

Os pântanos desempenham um papel importante no ciclo global do nitrogênio devido às condições anaeróbias encontradas em seus solos, que facilitam a oxidação ou redução de uma forma de nitrogênio em outra. A maior parte do nitrogênio chega às áreas úmidas como nitrato do escoamento , na matéria orgânica de outras áreas ou pela fixação de nitrogênio nas áreas úmidas. Existem três formas principais de nitrogênio encontradas em áreas úmidas: nitrogênio na matéria orgânica, nitrogênio oxidado ( nitrato ou nitrito ) e amônio .

O nitrogênio é abundante na turfa. Quando a matéria orgânica da turfa é decomposta na ausência de oxigênio, o amônio é produzido por meio da amonificação . Na camada superficial oxidada do pantanal, esse amônio é oxidado a nitrito e nitrato por nitrificação . A produção de amônio na camada reduzida e seu consumo na camada superior oxidada impulsiona a difusão de amônio para cima . Da mesma forma, a produção de nitrato na camada oxidada e o consumo de nitrato na camada reduzida por desnitrificação impulsionam a difusão do nitrato para baixo. A desnitrificação na camada reduzida produz gás nitrogênio e algum óxido nitroso , que então saem do pantanal para a atmosfera. O óxido nitroso é um gás de efeito estufa potente, cuja produção é limitada pelas concentrações de nitrato e nitrito nos pântanos.

O nitrogênio, junto com o fósforo, controla o quão fértil um pântano é.

Fósforo

Quase todo o fósforo que chega a uma área úmida o faz por meio de sedimentos ou resíduos vegetais vindos de outros ecossistemas. Junto com o nitrogênio, o fósforo limita a fertilidade dos pântanos. Em condições básicas, como as encontradas em pântanos extremamente ricos, o cálcio se liga aos ânions de fosfato para formar fosfatos de cálcio , que não estão disponíveis para serem absorvidos pelas plantas. Os musgos também desempenham um papel considerável em ajudar as plantas na absorção de fósforo, diminuindo o estresse de fósforo no solo e estimulando a atividade da fosfatase em organismos encontrados abaixo da cobertura de musgo. Foi demonstrado que os helófitos também aumentam a ciclagem de fósforo dentro dos pântanos, especialmente no restabelecimento dos pântanos, devido à sua capacidade de atuar como sumidouros de fósforo - isso evita que qualquer fósforo residual no pântano seja transferido para longe do pântano. Em condições normais, o fósforo é mantido no solo como fósforo inorgânico dissolvido, ou fosfato , que deixa vestígios de fósforo no resto do ecossistema.

O ferro desempenha um grande papel na ciclagem do fósforo dentro dos pântanos. A capacidade do ferro de se ligar aos altos níveis de fosfato inorgânico dentro do pântano pode levar a um ambiente tóxico e inibir o crescimento das plantas. Em pântanos ricos em ferro, a área pode se tornar vulnerável à acidificação, excesso de nitrogênio e potássio e baixos níveis de água. Os solos de turfa desempenham um papel na prevenção da ligação de ferros ao fosfato, fornecendo altos níveis de ânions orgânicos aos quais o ferro se liga, em vez de ânions inorgânicos como o fosfato.

Gradiente de fen rico em pântano

Pântanos e pântanos podem ser considerados dois ecossistemas em um gradiente de pobre a rico, com pântanos na extremidade pobre, pântanos extremamente ricos na extremidade rica e pântanos pobres no meio. Nesse contexto, "rico" e "pobre" referem-se à riqueza de espécies ou à biodiversidade de um pântano ou pântano. A riqueza de espécies é fortemente influenciada pelo pH e pelas concentrações de cálcio e bicarbonato, portanto, esses fatores juntos podem ser usados ​​para classificar onde ao longo do gradiente um determinado fenómeno cai. Em geral, os brejos ricos são minerotróficos ou dependentes de águas subterrâneas ricas em minerais, enquanto os pântanos são ombrotróficos ou dependem da precipitação para obter água e nutrientes. Pobres pântanos ficam entre esses dois.

Ricos pântanos

Pequeno pântano extremamente rico no sudoeste de Minnesota. As flores brancas, Parnassia glauca , são uma espécie indicadora de fen em Minnesota.

Os pântanos ricos são fortemente minerotróficos; ou seja, uma grande proporção de sua água vem de águas subterrâneas ou superficiais ricas em minerais. Os pântanos mais distantes das águas superficiais, como rios e lagos, no entanto, mostraram-se mais ricos do que os pântanos conectados. Esta água é dominada por cálcio e bicarbonato, resultando em um pH ligeiramente ácido a ligeiramente básico, que é característico de pântanos ricos. Essas condições promovem alta biodiversidade. Em pântanos ricos, existe uma grande variabilidade. Os pântanos mais ricos são os pântanos extremamente ricos (marga), onde os depósitos de marga costumam se acumular. Freqüentemente, têm pH 7 ou mais. Os pântanos ricos e intermediários são geralmente neutros a ligeiramente ácidos, com um pH de aproximadamente 7 a 5. Os pântanos ricos nem sempre são muito produtivos; em altas concentrações de cálcio, os íons de cálcio se ligam aos ânions fosfato, reduzindo a disponibilidade de fósforo e diminuindo a produção primária. Pântanos ricos com produção primária limitada podem se estabilizar com o acúmulo de musgos e micorrizas , que promovem a ciclagem de fósforo e podem suportar o crescimento de nova vegetação e bactérias. Musgos marrons (família Amblystegiaceae ) e junças (gênero Carex ) são a vegetação dominante. No entanto, um acúmulo de musgos como o Sphagnum pode levar à acidificação do pântano rico, potencialmente convertendo-o em um pântano pobre. Comparados aos pântanos pobres, os pântanos ricos têm concentrações mais altas de bicarbonato, cátions básicos (Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ ) e sulfato .

Pobres pântanos

Pântanos pobres são, em muitos aspectos, um intermediário entre ricos pântanos e pântanos. Hidrologicamente, são mais parecidos com brejos ricos do que pântanos, mas em termos de composição e química da vegetação, são mais semelhantes a pântanos do que pântanos ricos. Eles são muito mais ácidos do que seus equivalentes ricos, com um pH de aproximadamente 5,5 a 4. A turfa em pântanos pobres tende a ser mais espessa do que a de pântanos ricos, o que impede o acesso da vegetação ao solo rico em minerais. Além disso, a turfa mais espessa reduz a influência da água subterrânea rica em minerais que protege o pH. Isso torna o pântano mais ombrotrófico ou dependente de precipitação pobre em nutrientes para obter água e nutrientes. Pântanos pobres também podem se formar em áreas onde a água subterrânea que abastece o charco flui através de sedimentos que não se dissolvem bem ou têm baixa capacidade de proteção quando dissolvidos. A riqueza de espécies tende a ser menor do que a dos pântanos ricos, mas maior do que a dos brejos. Pântanos pobres, como os pântanos, são dominados por musgos Sphagnum , que acidificam os pântanos e diminuem a disponibilidade de nutrientes.

Ameaças

Os pântanos enfrentam muitas ameaças, mas são mais comumente perdidos na conversão em terras agrícolas. Em climas onde a agricultura é possível, os pântanos foram drenados para uso agrícola, incluindo a produção de safras, pastagem e produção de feno. A drenagem direta de um pântano é particularmente prejudicial porque reduz o nível do lençol freático. Um lençol freático mais baixo pode aumentar a aeração e secar a turfa, permitindo a decomposição aeróbica ou a queima da matéria orgânica na turfa. Drenar indiretamente um pântano ou diminuir seu suprimento de água pode ser igualmente prejudicial. A interrupção do fluxo de água subterrânea para o pântano com atividades humanas próximas, como pedreiras ou desenvolvimento residencial, altera a quantidade de água e nutrientes que entram no pântano. Isso pode tornar o fen mais ombrotrófico (dependente da precipitação), o que resulta em acidificação e uma mudança na química da água. Muitas vezes ocorrem mudanças na composição das espécies, e muitas espécies características de fenais desaparecem.

Os pântanos também são ameaçados por espécies invasoras , fragmentação , corte de turfa e poluição. Espécies invasoras não nativas, como o espinheiro-alvar na América do Norte, podem invadir pântanos e competir com espécies raras de fen, reduzindo a biodiversidade. A fragmentação de habitat ameaça espécies de fen, especialmente espécies raras ou ameaçadas de extinção que são incapazes de se mover para pântanos próximos devido à fragmentação. O corte de turfa, embora muito mais comum em pântanos, ocorre em pântanos. O corte de turfa de pântanos tem muitos usos, incluindo a queima como combustível. Os poluentes podem alterar a química dos pântanos e facilitar a invasão por espécies invasoras . Poluentes comuns de pântanos incluem sais de estradas, nutrientes de fossas sépticas e escoamento de fertilizantes agrícolas e pesticidas.

Uso do termo na literatura

Shakespeare usou o termo "sugado pelo pântano" para descrever a névoa (literalmente: subindo dos pântanos) no Rei Lear , quando Lear diz "Infecte sua beleza, Você nevoeiros sugados pelo pântano atraídos pelo sol poderoso, Para cair e formar bolhas."

Imagens

Veja também

Pântanos específicos

Referências

Citações

Bibliografia geral

links externos

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