As árvores “lembram-se” dos tempos mais húmidos – nunca tendo conhecido que chuvas abundantes poderiam proteger as florestas jovens de hoje contra as alterações climáticas

O que o futuro reserva para as florestas num mundo mais quente e seco? Nos últimos 25 anos, as árvores têm morrido devido aos efeitos das alterações climáticas em todo o mundo. Em África, na Ásia, na América do Norte, na América do Sul e na Europa, o stress hídrico amplificado pelo calor está a matar árvores que sobreviveram durante séculos.

As árvores velhas podem ter crescido durante milênios inteiros e foram mais úmidas do que nos últimos 20 anos. Somos cientistas que estudam dinâmica florestal, ecologia vegetal e fisiologia vegetal. Num estudo recente, descobrimos que as árvores conseguem lembrar-se de épocas em que a água era abundante e que esta memória continua a moldar o seu crescimento durante muitos anos após o fim das fases húmidas.

Esta investigação deixa-nos optimistas de que as árvores jovens de hoje, que nunca conheceram as chuvas do século XX, não moldaram a sua estrutura em torno da abundância de água e, portanto, podem estar mais bem equipadas para sobreviver num mundo cronicamente seco.

E se regarmos a floresta?

Este estudo baseou-se em quase 20 anos de pesquisa florestal em resposta aos primeiros sinais de alerta de perda de floresta na década de 1990 no vale seco do rio Ródano, nos Alpes suíços. Naquela época, os cientistas observaram que os pinheiros silvestres que existiam há cerca de 100 anos estavam declinando e morrendo. Eles questionaram se a seca ou outros factores climáticos estariam a causar esta perda.

Para responder a esta questão, investigadores do Instituto Federal Suíço de Investigação sobre Florestas, Neve e Paisagens conceberam uma experiência ecológica. Para compreender os impactos da seca, irrigariam uma floresta madura, duplicando a precipitação natural do verão, e depois comparariam o desempenho destas árvores ricas em água em comparação com aquelas que recebiam apenas precipitação natural.

A experiência de Pfynwald, lançada em 2003, demonstrou que as árvores sobreviviam a taxas mais elevadas em parcelas irrigadas. Após 17 anos de irrigação, a equipe descobriu que a irrigação não apenas ajudou as árvores a sobreviver às fases secas – também aumentou as suas taxas de crescimento.

Os efeitos legados são as memórias das florestas

As árvores que sofrem com a seca alteram as suas folhas, madeira e raízes de forma a prepará-las para condições de seca contínua. A madeira sob seca pode ter células menores que são menos vulneráveis ​​a danos futuros, e as raízes podem aumentar em relação à área foliar. Estas mudanças estruturais persistem após a seca e continuam a influenciar o crescimento da árvore e a capacidade de tolerar o stress durante muitos anos.

Conhecidos como “efeitos legados”, estes impactos persistentes pós-seca representam uma memória ecológica das condições climáticas passadas ao nível das árvores e da floresta. Sabendo que as árvores guardam uma memória persistente de fases secas passadas, os investigadores questionaram-se se também poderiam apresentar mudanças estruturais em resposta a períodos húmidos passados.

Onze anos após o início da irrigação de verão em Pfynwald, os cientistas pararam de irrigar metade de cada parcela em 2013 para resolver esta questão. As árvores anteriormente irrigadas, que nesta altura tinham cerca de 120 anos, tinham experimentado um período duradouro de irrigação – mas agora esses tempos de abundância acabaram.

As árvores se lembrariam? Uma década depois, descobrimos.

Árvores, trens e aceleradores de partículas

Numa manhã de março de 2023, dois de nós (Alana Chin e Marcus Schaub) reunimo-nos em Pfynwald para recolher amostras de folhas e ramos muito frescos para que nós e os nossos colegas pudéssemos olhar para dentro em busca de sinais de efeitos duradouros da riqueza hídrica passada.

No local, subimos em torres de acesso às copas das árvores para coletar folhas e galhos recém-cultivados de árvores de controle que nunca haviam sido irrigadas; árvores que eram irrigadas todos os verões desde 2003; e árvores anteriormente irrigadas que não recebiam água para irrigação desde 2013.

Levamos nossas amostras para a Swiss Light Source, um síncrotron intensamente poderoso – um tipo de acelerador de partículas que produz os feixes de luz mais intensos do mundo. Esta instalação é o lar do TOMCAT, um raio X de altíssima resolução que nos permitiu olhar dentro de nossas folhas e galhos sem perturbar sua estrutura.

A digitalização de nossas amostras demorou a noite toda, mas quando saímos do prédio, tínhamos imagens capturando cada célula com detalhes requintados.

A memória da água

Descobrimos que as folhas novas das árvores outrora irrigadas eram diferentes tanto das árvores continuamente regadas como das árvores de controlo nunca regadas. As folhas realizam a fotossíntese que alimenta a sobrevivência e o crescimento da árvore. Dentro deles, podíamos ver o legado da abundância de água do passado, escrito no tamanho, forma e disposição das células.

Lendo esta assinatura celular, observámos que, à custa de estruturas que promovem a produtividade, as árvores anteriormente irrigadas apresentavam todos os sinais de stress hídrico crónico – ainda mais do que as árvores nunca irrigadas. Em sua anatomia, vimos por que essas árvores, que tiveram vida fácil durante 11 anos chuvosos, agora cresciam lentamente.

Cada célula de uma folha apresenta uma compensação. As árvores devem equilibrar os investimentos na fotossíntese rápida com outros que promovam a sobrevivência das folhas. Em vez de construir as células utilizadas para colher a luz solar e transportar o açúcar para o resto da árvore, as folhas das árvores que tinham sido irrigadas apresentavam todos os indícios de stress hídrico que poderíamos pensar em medir.

Depois de receber água extra por um período de 11 anos e depois perdê-la, as árvores estavam produzindo folhas novas e minúsculas que investiam principalmente em sua própria sobrevivência. As folhas foram estruturadas para se protegerem de insetos e da seca e para armazenar reservas de água. Comparadas com as folhas das árvores que nunca haviam conhecido irrigação, pareciam estar no meio da seca do século.

Embora esta memória da água possa parecer negativa, provavelmente já ajudou as árvores a “aprender” com as condições passadas a sobreviver em ambientes variáveis. As árvores anteriormente irrigadas não sabiam que os humanos lhes tinham pregado uma peça. Tal como as árvores que sofrem as alterações climáticas, eles não tinham forma de saber que a água não voltaria.

Quando as árvores passam por um evento de seca, a recuperação pode significar atingir um “novo estado normal”, no qual estão preparadas para sobreviver à próxima seca, com células mais pequenas e menos vulneráveis ​​e maiores reservas de energia para “poupar” para futuros períodos de seca. Eles podem ter raízes mais profundas ou um conjunto menor de folhas para apoiá-los, ajudando-os a se preparar para um ambiente instável.

Queríamos saber se o mesmo acontecia com as árvores que experimentaram abundância de água. Eles estavam esperando angustiados que a água voltasse?

Tempos difíceis podem tornar árvores difíceis

Em algumas florestas temperadas, como as que estudámos na Suíça, as árvores antigas conheciam níveis de abundância de água que agora desapareceram, graças às alterações climáticas. Essa abundância passada pode ter desencadeado mudanças estruturais e epigenéticas nas árvores que não correspondem ao mundo mais seco de hoje. Se isto for verdade, então alguns dos eventos devastadores de mortalidade de árvores a nível global podem dever-se, em parte, aos efeitos legados da abundância de água no passado.

Contudo, na maior parte das florestas temperadas do mundo, a actual coorte de árvores florestais jovens – aquelas que brotaram nos últimos 15 a 20 anos – conseguiu estabelecer-se em condições que outrora teriam sido consideradas secas crónicas. Essas árvores jovens, que sobreviveram a um período de seca interminável, formarão as florestas do futuro.

No total, as nossas observações em Pfynwald deram-nos algum espaço para ter esperança de que as árvores jovens que actualmente ocupam o seu lugar em muitas florestas em todo o mundo possam estar mais bem preparadas para lidar com o mundo tal como os humanos o moldaram. As mudanças climáticas nas últimas décadas prepararam-nos para tempos difíceis, sem a memória persistente da água.