Vendo o invisível:nascimento e morte de raízes de árvores sob uma atmosfera futura

Experimentos de campo rastreando a dinâmica da raiz sob controle e eCO₂ condições. (A) A instalação experimental BIFoR FACE está situada em uma floresta decídua madura perto de Stafford, Reino Unido, e contém três eCO₂ (vermelho) e três 'matrizes' de controle (azul). (B) As matrizes consistem em tubos de suporte de andaimes (cinza) que transportam eCO₂ ou ar ambiente para o dossel da floresta. Cada matriz tem quatro locais de instalação de minirhizotron. (A-B) adaptado da Ref. (Hart et al., 2019). (C) Os locais de minirhizotron consistem em um tubo transparente embutido a 45^° ângulo no solo, coberto e vedado quando não estiver em uso. (D) Uma câmera e um sistema de iluminação (i) são inseridos em cada um desses tubos (ii) para obter imagens abaixo do solo de sistemas radiculares in situ ao redor da circunferência do tubo e ao longo de seu comprimento. O sistema de imagem é conectado (iii) a uma fonte de alimentação de campo e a um computador executando software de aquisição de imagem em tempo real (iv). (E) Ilustração de dados adquiridos de minirizotrons; este composto consiste em muitas imagens concatenadas e embutidas em um coletor cilíndrico para fins ilustrativos. Crédito:Ciência do Meio Ambiente Total (2022). DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.158661

O aumento do dióxido de carbono na atmosfera faz com que as árvores coloquem mais recursos no desenvolvimento de sistemas radiculares abaixo do solo.
Esse fluxo de carbono extra abaixo do solo é uma maneira importante, e muitas vezes negligenciada, pela qual o mundo natural responderá às emissões de gases de efeito estufa atuais e futuras.

Em um novo estudo, liderado pelas Universidades de Birmingham, no Reino Unido, e Bergen, na Noruega, pesquisadores mostraram que o CO₂ atmosférico bombeado para uma floresta madura em níveis previstos para ser a norma até 2050 fará com que as árvores produzam mais e mais raízes.

A pesquisa, publicada na Science of the Total Environment , foi realizado no Free-Air CO₂ Instalação de enriquecimento (FACE), operada pelo Instituto de Pesquisa Florestal de Birmingham (BIFoR). Ele complementa pesquisas anteriores que mostram que as mesmas árvores aumentarão sua taxa de fotossíntese em até um terço sob CO₂ condições.

BIFoR FACE é uma floresta de "ficção científica", representando um terço do maior experimento do mundo investigando o efeito das mudanças globais na natureza. Forma um “ecossistema-o-escopo” gigante com instalações irmãs perto de Sydney, na Austrália, e Manaus, na Amazônia. Em cada uma dessas instalações, CO₂ extra é introduzido, trazendo o ar para o que se prevê que seja a norma global até 2050. Para manter a naturalidade da floresta, o CO₂ -ar rico é adicionado usando uma abordagem de "cortina invisível" sem teto ou paredes.

No estudo, uma equipe de pesquisa reuniu milhares de imagens de pequenas raízes de árvores, às vezes com menos de um milímetro de largura, reunidas ao longo de dois anos na floresta BIFoR FACE. Essas imagens foram usadas para construir uma imagem matemática do nascimento, crescimento e morte de raízes em uma floresta de carvalhos. Algumas imagens foram feitas das raízes no local, usando uma câmera de alta resolução enviada sob o chão da floresta em um conjunto de longos tubos Perspex. Outras imagens eram de raízes meticulosamente arrancadas de núcleos de solo extraídos do experimento.

O professor Iain Johnston, que liderou o estudo de Birmingham e depois de Bergen, explicou:"É obviamente difícil ver esses processos acontecendo sob o solo. Mas uma combinação de engenharia inovadora e trabalho cuidadoso de campo e laboratório de nossa equipe nos ajudou a lançar novos luz sobre esse comportamento - e sobre o quão confiantes podemos estar em nossas descobertas."

A modelagem matemática e a análise de dados das imagens, realizadas no BIFoR e na Universidade de Bergen, concluíram que mais e mais raízes aparecem sob as árvores que crescem na atmosfera de alto teor de dióxido de carbono.

Representando a equipe unida de quatro mulheres cientistas que realizaram o trabalho de campo e a análise matemática, a pesquisadora de Birmingham, Clare Ziegler, disse:"Este trabalho representa uma grande colaboração, desde estudantes voluntários até a equipe de liderança do BIFoR. Os pesquisadores ecoaram esse espírito colaborativo , usando nossos pontos fortes individuais em ciência ambiental, biociências e modelagem matemática para obter uma compreensão maior do que a soma de suas partes, e não teria sido possível com uma abordagem disciplinar única."

Os resultados apoiam outras evidências de que as árvores fornecem, e podem continuar a fornecer, proteção limitada contra aumentos de dióxido de carbono derivados de combustíveis fósseis e, portanto, mudanças climáticas, absorvendo e armazenando o carbono. Embora isso não seja proteção suficiente para compensar significativamente nossas emissões.

O colega e pesquisador Angeliki Kourmouli disse:"Geralmente consideramos o solo como garantido, mas ele é uma parte crucial de muitos ecossistemas e desempenha um papel significativo no armazenamento de carbono. Entender o que acontece abaixo do solo quando a floresta experimenta não apenas um aumento de CO₂ , mas também os estresses adicionais das mudanças climáticas, como clima extremo, nos dão informações realmente importantes sobre o que podemos esperar no futuro."

O professor Rob MacKenzie, diretor fundador do BIFoR, acrescentou:"Agora temos provas concretas de que o carbono extra está sendo usado, em parte, para ajudar as árvores a explorar o mundo rico em nutrientes abaixo delas. Estou tentado a dizer que as raízes viver muito e prosperar sob a atmosfera do futuro, mas serão necessários mais anos de observação cuidadosa para ter certeza de que esse é realmente o caso." + Explorar mais