Potential impacts of climate change on biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems

Abstract

The Cerrado Domain comprises one of the most diverse savannas in the world and is undergoing a rapid loss of habitats due to changes in fire regimes and intense conversion of native areas to agriculture. We reviewed data on the biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems and evaluated the potential impacts of regional climate changes. Variation in temperature extremes and in total amount of rainfall and altitude throughout the Cerrado determines marked differences in the composition of species. Cerrado ecosystems are controlled by interactions between water and nutrient availability. In general, nutrient cycles (N, P and base cations) are very conservative, while litter, microbial and plant biomass are important stocks. In terms of C cycling, root systems and especially the soil organic matter are the most important stocks. Typical cerrado ecosystems function as C sinks on an annual basis, although they work as source of C to the atmosphere close to the end of the dry season. Fire is an important factor altering stocks and fluxes of C and nutrients. Predicted changes in temperature, amount and distribution of precipitation vary according to Cerrado sub-regions with more marked changes in the northeastern part of the domain. Higher temperatures, decreases in rainfall with increase in length of the dry season could shift net ecosystem exchanges from C sink to source of C and might intensify burning, reducing nutrient stocks. Interactions between the heterogeneity in the composition and abundance of biological communities throughout the Cerrado Domain and current and future changes in land use make it difficult to project the impacts of future climate scenarios at different temporal and spatial scales and new modeling approaches are needed.Keywords: Savanna, nutrient cycling, fire, land use, climate change, carbon. Os impactos potenciais das mudanças climáticas no funcionamento biogeoquímico dos ecossistemas de cerradoResumo O Domínio Cerrado é composto por uma das savanas mais diversas do mundo e está passando por uma rápida perda de habitats devido às mudanças nos regimes de fogo e intensa conversão de áreas nativas para a agricultura. Os dados sobre o funcionamento biogeoquímico do Cerrado foram revisados, avaliando-se os potenciais impactos das mudanças climáticas regionais. As variações na temperatura, na precipitação e altitude ao longo do Cerrado determinam diferenças marcantes na composição das espécies. Os ecossistemas de Cerrado são controlados por interações entre a água e a disponibilidade de nutrientes. Em geral, a ciclagem de nutrientes (N, P e cátions) são muito conservadores, enquanto a serapilheira, a biomassa microbiana e vegetal são importantes compartimentos de estoque. Em termos de ciclagem de C, o sistema radicular e, especialmente, a matéria orgânica do solo são os estoques mais importantes. Em bases anuais, o ecossistema de cerrado típico funciona como sumidouros de C embora o opere como fonte de C para a atmosfera ao final da estação seca. O fogo é um fator importante alterando...

The length of the dry season may be associated with leaf scleromorphism in cerrado plants

“…After all, these are important differences empirically noted between such locations and there is some evidence that the length of the dry season might affect leaf nutritional status of cerrado species (Bustamante et al 2012). We expect the plants on the southern periphery to be less sclerophyllous and retain more nutrients in their leaves in comparison to plants from the core, where soils appear to be poorer and the dry season, longer.…”

Using Geotechnology to Estimate Annual Soil Loss Rate in the Brazilian Cerrado

“…The region has a markedly tropical wet and dry seasons with annual precipitation varying from 800 to 1800 mm [28]. The average annual temperature varies from 20˚C to 26˚C [29].…”

Frações de fósforo e correlação com atributos edáficos sob sistemas de plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado Goiano

“…O domínio morfoclimático do Cerrado é composto por uma das savanas mais diversas do mundo, porém há intensa perda de habitats associado às mudanças nos regimes de fogo e à conversão de áreas nativas para a agricultura (BUSTAMANTE et al, 2012). Este domínio ocupa cerca de 24% do território brasileiro, cobrindo aproximadamente 200 milhões de hectares e possui a segunda maior biodiversidade do planeta (BUSTAMANTE et al, 2006) Inúmeros estudos foram desenvolvidos neste domínio, sendo verificados, em maior proporção, pesquisas sobre a dinâmica dos elementos carbono e nitrogênio (BUSTAMANTE et al, 2006;SIQUEIRA NETO;BERNOUX, 2008;CARVALHO et al, 2010;COSTA JUNIOR et al, 2011;LOSS et al, 2012a) comparativamente ao fósforo (P) e ao seu fracionamento.…”

“…Este domínio ocupa cerca de 24% do território brasileiro, cobrindo aproximadamente 200 milhões de hectares e possui a segunda maior biodiversidade do planeta (BUSTAMANTE et al, 2006) Inúmeros estudos foram desenvolvidos neste domínio, sendo verificados, em maior proporção, pesquisas sobre a dinâmica dos elementos carbono e nitrogênio (BUSTAMANTE et al, 2006;SIQUEIRA NETO;BERNOUX, 2008;CARVALHO et al, 2010;COSTA JUNIOR et al, 2011;LOSS et al, 2012a) comparativamente ao fósforo (P) e ao seu fracionamento. Sobre a dinâmica do P, em solos do Cerrado são encontrados trabalhos com ênfase somente na vegetação natural de Cerrado (RESENDE et al, 2011;BUSTAMANTE et al, 2012) e trabalhos comparando diferentes sistemas de uso das terras com a vegetação original (Cerrado) (FONTANA et al, 2008;EBERHARDT et al, 2008;TIRLONI et al, 2009;PEREIRA et al, 2010;LOSS et al, 2012a).…”