Geochemical controls of iron on blue carbon stabilization in mangrove soils across micro- and macro-scales

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Costa, Rodolfo Fagundes
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-03022026-170524/
Resumo: Mangrove forests are globally recognized as highly efficient Blue Carbon ecosystems, yet the mechanisms controlling soil organic carbon (SOC) accumulation and stabilization remain poorly understood. This thesis investigates the geochemical role of iron (Fe) in regulating carbon dynamics in Brazilian mangrove soils across multiple spatial scales, combining national assessments, site-level surveys, and micro-scale analyses. Chapter 1 provides the first nationwide quantification of mangrove cover change in Brazil and its consequences for total ecosystem carbon stocks (TECS), establishing a baseline for carbon loss and emissions. Chapter 2 examines Fe-mediated preservation of SOC in Amazonian mangroves using sequential extractions, highlighting the role of reactive Fe phases as rusty sinks of organic matter. Chapter 3 explores how salinity gradients modulate Fe speciation and redox conditions, revealing competing stabilization pathways driven by oxides and sulfides. Chapter 4 evaluates the influence of contrasting geological settings on Fe transformations and carbon sequestration in Espírito Santo mangroves, demonstrating the pivotal role of pyritization and lithological inheritance. Finally, Chapter 5 integrates these findings to show geology as a primary driver of organomineral associations and Blue Carbon permanence, providing new parameters to improve predictive models of carbon stocks at regional to national scales. Collectively, the results demonstrate that FeOM interactions mediated by salinity and lithologyare key controls on the persistence of mangrove SOC. This work advances the mechanistic understanding of Blue Carbon stabilization and offers a scientific foundation for incorporating mangroves into conservation, restoration, and carbon market strategies in Brazil and other countries.
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Chapter 1 provides the first nationwide quantification of mangrove cover change in Brazil and its consequences for total ecosystem carbon stocks (TECS), establishing a baseline for carbon loss and emissions. Chapter 2 examines Fe-mediated preservation of SOC in Amazonian mangroves using sequential extractions, highlighting the role of reactive Fe phases as rusty sinks of organic matter. Chapter 3 explores how salinity gradients modulate Fe speciation and redox conditions, revealing competing stabilization pathways driven by oxides and sulfides. Chapter 4 evaluates the influence of contrasting geological settings on Fe transformations and carbon sequestration in Espírito Santo mangroves, demonstrating the pivotal role of pyritization and lithological inheritance. Finally, Chapter 5 integrates these findings to show geology as a primary driver of organomineral associations and Blue Carbon permanence, providing new parameters to improve predictive models of carbon stocks at regional to national scales. Collectively, the results demonstrate that FeOM interactions mediated by salinity and lithologyare key controls on the persistence of mangrove SOC. This work advances the mechanistic understanding of Blue Carbon stabilization and offers a scientific foundation for incorporating mangroves into conservation, restoration, and carbon market strategies in Brazil and other countries.As florestas de mangue são reconhecidas globalmente como ecossistemas de Carbono Azul altamente eficientes, embora os mecanismos que controlam a acumulação e a estabilização do carbono orgânico do solo (COS) ainda sejam pouco compreendidos. Esta tese investiga o papel geoquímico do ferro (Fe) na regulação da dinâmica do carbono em solos de manguezais brasileiros em múltiplas escalas espaciais, combinando avaliações nacionais, levantamentos em nível local e análises em microescala. O Capítulo 1 apresenta a primeira quantificação nacional das mudanças na cobertura de manguezais no Brasil e suas consequências para os estoques de carbono do ecossistema (TECS), estabelecendo uma linha de base para perdas e emissões de carbono. O Capítulo 2 examina a preservação do COS mediada por Fe em manguezais amazônicos por meio de extrações sequenciais, destacando o papel das fases de Fe reativas como sumidouros enferrujados de matéria orgânica. O Capítulo 3 explora como os gradientes de salinidade modulam a especiação de Fe e as condições redox, revelando vias concorrentes de estabilização controladas por óxidos e sulfetos. O Capítulo 4 avalia a influência de cenários geológicos contrastantes nas transformações do Fe e no sequestro de carbono em manguezais do Espírito Santo, demonstrando o papel central da piritização e da herança litológica. Por fim, o Capítulo 5 integra esses achados e evidencia a geologia como um controle primário das associações organominerais e da permanência do Blue Carbon, fornecendo novos parâmetros para aprimorar modelos preditivos de estoques de carbono em escalas regionais e nacionais. De forma integrada, os resultados demonstram que as interações FeMO mediadas pela salinidade e pela litologia constituem controles fundamentais sobre a persistência do COS em manguezais. Este trabalho avança na compreensão mecanística da estabilização do Blue Carbon e oferece uma base científica para a inclusão dos manguezais em estratégias de conservação, restauração e participação em mercados de carbono no Brasil e em outros países.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPFerreira, Tiago OsorioCosta, Rodolfo Fagundes2025-11-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-03022026-170524/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2026-02-04T13:20:02Zoai:teses.usp.br:tde-03022026-170524Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-02-04T13:20:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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