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As florestas americanas têm tempos difíceis reservados para eles. A mudança climática está aumentando as temperaturas e diminuindo os níveis de umidade em todo o país, o que não é uma combinação vencedora para as árvores.
Pesquisadores da UC Santa Barbara e da Universidade de Utah procuraram determinar como nossos ecossistemas silvestres poderiam se comportar em um futuro próximo. Os autores combinaram modelos matemáticos e dados coletados pelo Serviço Florestal dos EUA e fisiologistas de plantas para entender a vulnerabilidade das florestas à seca. Suas descobertas sugerem que, embora a maioria das florestas tenha potencial para se adaptar a condições mais quentes e secas, elas não estão mudando com rapidez suficiente para evitar o estresse iminente. O estudo, publicado na Biologia da Mudança Globalserve como referência para futuras pesquisas florestais, bem como um guia para conservação e manejo.
“Ficamos preocupados ao descobrir que as florestas não estavam mudando rápido o suficiente para evitar o aumento do estresse hídrico devido às mudanças climáticas”, disse o primeiro autor Greg Quetin, cientista assistente do projeto no Departamento de Geografia da UCSB. “Mas há esperança, já que a maioria das florestas nos EUA continentais continha diversidade funcional suficiente para aumentar sua tolerância à seca por meio de mudanças na composição das espécies”.
Existem algumas maneiras pelas quais as florestas podem se adaptar a condições mais secas. Árvores individuais podem alterar sua atividade, fisiologia e expressão gênica para as novas condições que enfrentam. Espécies tolerantes à seca já presentes no ecossistema também podem se tornar mais dominantes. A composição da floresta também pode mudar, com espécies mais resistentes migrando à medida que espécies mais vulneráveis morrem. A evolução também pode mudar as espécies por meio da seleção natural, embora o efeito seja insignificante no próximo século para esses organismos de vida longa.
Quetin e seus coautores investigaram se as características e espécies já presentes nas florestas do país são suficientes para que eles se aclimatem às futuras mudanças climáticas sem mortalidade generalizada. Grande parte dos dados veio do programa Forest Inventory and Analysis, um banco de dados abrangente administrado pelo Serviço Florestal dos EUA sobre o estado das florestas do país que foi padronizado desde o ano 2000. Esse banco de dados inclui lotes de inventário florestal que documentam localização, espécies, tamanho, densidade e saúde das árvores, bem como crescimento, mortalidade e colheita das árvores. Quetin e seus colegas também usaram dados do Xylem Functional Traits Database, onde são compiladas medições da fisiologia das árvores e características hidráulicas, cruzando esse banco de dados com o Forest Inventory.
Por fim, a equipe desenvolveu um modelo que simula a resposta de uma floresta ao aumento do estresse hídrico. O modelo prevê a fotossíntese (ou CO2 in), respiração e crescimento (CO2 out), bem como o estresse da planta. Eles também incluíram uma técnica de otimização para observar como as mudanças na área foliar poderiam mediar o estresse causado pelas mudanças nas condições ambientais.
“Todos os dados até o momento sugerem que a área foliar é apenas a maior alavanca que as árvores individuais podem usar para controlar o estresse hídrico”, disse o coautor Lee Anderegg, professor assistente do Departamento de Ecologia, Evolução e Biologia Marinha. Florestas em áreas mais secas tendem a ter copas mais esparsas, enquanto florestas em climas mais úmidos podem ter folhagem espessa.
Os pesquisadores descobriram que muitas das florestas americanas têm capacidade de adaptação. O modelo revelou que 88% das florestas nos Estados Unidos continentais têm a característica e a diversidade de espécies para se aclimatar às mudanças climáticas, e estão começando a fazê-lo. No entanto, a maioria não estava se adaptando tão rapidamente quanto o modelo previa que era necessário para evitar o aumento do estresse hídrico e a mortalidade subsequente.
“É preocupante não vermos as mudanças necessárias que nosso modelo prevê que precisam acontecer”, disse a coautora Anna Trugman, professora assistente do Departamento de Geografia. “Mas acho que ainda há espaço para esperança.” Por exemplo, a biodiversidade se destacou por sua capacidade de amortecer o impacto das mudanças climáticas em uma determinada floresta.
“As árvores se movem lentamente, como sabemos”, continuou Trugman. “Eu vi o ritmo daqueles ents em ‘O Senhor dos Anéis’.”
“Eles ainda estão mantendo o Entmoot no momento”, acrescentou Anderegg.
Concentrações mais altas de dióxido de carbono introduzem um fator de confusão nos cálculos da equipe. As plantas perdem água pelos mesmos poros que usam para absorver o dióxido de carbono. Então, se houver mais CO2 na atmosfera, as plantas podem diminuir o tamanho dessas aberturas de poros e ainda adquirir o carbono necessário para a fotossíntese. Isso reduz a quantidade de água que escapa de suas folhas.
Mas a atmosfera também é mais seca em um clima mais quente, explicou Anderegg, então as folhas perdem mais água. É um sistema complexo com muita incerteza e fatores de compensação, que requer modelos diferenciados para desemaranhar. E a energia envolvida no transporte dessa água está longe de ser desprezível, como os autores descobriram em um artigo anterior.
A equipe agora está coletando seus próprios dados sobre mudanças na fisiologia das árvores após incêndios provocados pelo clima no Sequoia National Park, tentando verificar empiricamente o quanto as árvores podem ajustar sua fisiologia. Os autores também estão investigando se as árvores podem evitar o estresse hídrico futuro inteiramente por meio de mudanças em sua área foliar e se maximizar o ganho de carbono ou evitar o estresse é mais limitante.
As florestas já estão começando a mudar. Dosséis mais esparsos se tornarão mais comuns à medida que a atmosfera se tornar mais seca. As florestas provavelmente também terão uma mistura diferente de espécies do que historicamente. Todos esses fatores também afetam o armazenamento de carbono florestal. As florestas atualmente sequestram cerca de 30% das emissões antropogênicas, mas o grupo descobriu recentemente que isso provavelmente diminuiria com as mudanças climáticas.
Estratégias de manejo que estimulem a adaptação das florestas serão críticas. “Precisamos pensar nessas florestas não como coisas estáticas – que precisam existir exatamente como estão agora – mas como coisas saudáveis que precisam mudar para acompanhar o clima”, disse Anderegg. Facilitar a mudança gradual ajudará a evitar mudanças abruptas e catastróficas, como incêndios florestais e mortandade, que são prejudiciais para as florestas, a vida selvagem e as pessoas que vivem nas proximidades.
Os gerentes de recursos poderiam começar a plantar áreas com espécies mais tolerantes à seca e realizar queimadas prescritas para promover florestas saudáveis. Mas, acima de tudo, precisamos mitigar as mudanças climáticas, disseram os autores.
Nosso futuro depende da trajetória de emissões da sociedade. A adaptação climática não é mais fácil do que a mitigação climática, observou Quetin. E menos mudanças climáticas significam menos adaptação necessária.
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