Visualização de zonas de produtividade com base no modelo de balanço de massa de nitrogênio em Narragansett Bay, Rhode Island

A produtividade primária, a produção de compostos orgânicos pelo fitoplâncton, alimenta as teias alimentares ecossistêmicas, sendo importante para o entendimento da função do sistema em resposta às mudanças ambientais ^1,2. A produtividade primária estuarina também está intimamente ligada à eutrofização, que é definida como o excesso de nutrientes no ecossistema¹, causando várias consequências nocivas nas regiões costeiras, como um crescimento excessivo do fitoplâncton levando a grandes florações de algas e subsequente hipóxia ^3,4. É importante ressaltar que a produtividade primária em estuários é altamente dependente da carga de nutrientes fluviais, particularmente das concentrações de nitrogênio, que são o nutriente limitante típico na maioria dos ecossistemas oceânicos temperados ^5,6. No entanto, uma estimativa da extensão dos impactos do nitrogênio fluvial em áreas costeiras permanece desafiadora.

Para estimar a produtividade primária estuarina, um modelo de balanço de massa de nitrogênio (N) é uma ferramenta útil para calcular os fluxos de nitrogênio². O modelo de balanço de N-massa também fornece uma compreensão dos mecanismos biológicos além da observação dos dados, revelando informações nas bordas das diferentes zonas de produtividade primária⁷. Três zonas diferentes⁸, definidas como marrom, verde e azul, são particularmente úteis para prever o impacto da carga de nutrientes em regiões hipóxicas. A zona marrom, definida como a região mais próxima de uma foz, representa um processo físico elevado, a zona verde apresenta alta produtividade biológica e a zona azul representa um processo biológico baixo. O limite de cada zona depende da vazão do rio, das concentrações de nutrientes e das taxas de mistura⁸.

A Baía de Narragansett (NB) é um estuário costeiro e temperado em Rhode Island, EUA, que suporta serviços e bens econômicos e ecológicos9,10,11, no qual a hipóxia tem ocorrido consistentemente. Esses eventos hipóxicos, definidos como o período de baixo oxigênio dissolvido (isto é, menos de 2-3 mg de oxigênio por litro), são particularmente prevalentes em julho e agosto e são fortemente impactados pela carga de nitrogênio fluvial durante esses meses¹². Com o aumento da produção primária e a hipóxia devido às emissões antropogênicas de nutrientes¹³, a compreensão dos aportes nitrogenados no RN é fundamental para o manejo e abordagem de questões costeiras, como eutrofização e hipóxia. Assim, neste estudo, a taxa de produção primária em RN é calculada a partir do modelo de balanço de N-massa, utilizando dados de nutrientes historicamente observados, especialmente nitrogênio inorgânico dissolvido (DIN). Com base nos resultados do modelo de balanço de massa de N, convertendo para unidades de carbono usando a razão Redfield, três diferentes zonas de produtividade primária foram identificadas para visualizar a extensão da influência do nitrogênio do rio em NB. O modelo foi então recriado em uma representação 3D para melhor visualizar as diferentes zonas. Os produtos produzidos a partir deste estudo podem informar melhor o manejo nutricional em RN em resposta à hipóxia e eutrofização. Além disso, os resultados deste estudo são aplicáveis a outras regiões costeiras para visualizar os efeitos do transporte fluvial sobre os nutrientes e a produtividade primária.