Amostras de núcleo podem conter pistas sobre a resposta de uma floresta às mudanças climáticas. Crédito:Stephanie Mitchell/Fotógrafo da equipe de Harvard
Às vezes, chegar aonde você quer é uma questão de encontrar o guia certo.
Quatro equipes de pesquisadores, lideradas por ecologistas da Harvard Forest, procuraram um trecho de árvores antigas nas profundezas da floresta do oeste da Pensilvânia neste verão, como parte de um projeto para estudar como as mudanças climáticas afetaram as árvores ao longo dos séculos. Um dos cientistas os havia encontrado 40 anos antes, mas eles pareciam ter desaparecido. Assim que o grupo estava prestes a desistir e seguir em frente, eles encontraram alguém que lhes deu uma pista valiosa.
"Quando ele saltou de seu jipe para nos cumprimentar, estávamos prestes a mergulhar em outra floresta que estava a pelo menos três quartos ou uma milha de distância", disse Neil Pederson, ecologista sênior e co-gerente do Tree Ring Lab da a Floresta de Harvard. O motorista do jipe, um homem robusto com cabelos grisalhos e fofos, derrubou-os em uma moita de cicutas orientais de aparência desgrenhada. Várias horas depois, "Nós finalmente os encontramos", disse Pederson.
A busca daquele dia fazia parte do ambicioso projeto do laboratório de encontrar e extrair o testemunho das árvores mais antigas do Nordeste. Estudar a cor e o tamanho de seus anéis oferece aos cientistas um vislumbre do passado, permitindo-lhes ver como as árvores e as florestas responderam a eventos climáticos extremos, como secas ou geadas no final da primavera no passado. Eles então usam esses dados para mapear o desenvolvimento de longo prazo dessas florestas e modelar o impacto futuro em sua saúde de eventos climáticos relacionados ao clima, que estão se tornando mais severos à medida que o planeta aquece.
“Distúrbios florestais em grande escala podem representar o tipo de eventos climáticos extremos que esperamos ver aumentar com as mudanças climáticas, portanto, entender mais sobre sua frequência no passado pode ajudar a informar até que ponto as coisas estão se movendo desde a linha de base”, disse Laura Gayle Smith. , assistente de pesquisa da Harvard Forest, que trabalha como membro do Tree Ring Lab. "A estrutura comum para as florestas temperadas é que elas estão basicamente em equilíbrio em grandes escalas e um tanto agnósticas ao clima. Pequenas perturbações acontecem no nível da árvore individual, mas no geral, a composição permanece muito estável por longos períodos de tempo. - séculos a milênios."
Cerca de uma década atrás, Pederson e David Orwig, ecologista florestal sênior e co-gerente do Tree Ring Lab, mostraram que nem sempre é assim. Eles apresentaram evidências de que secas e geadas de primavera de 250 anos atrás afetaram diferentes florestas em centenas de quilômetros no sudeste. Os distúrbios mataram abruptamente algumas árvores, mas aceleraram o crescimento de outras.
"Esperamos que este estudo nos dê mais informações sobre a relação entre eventos climáticos e distúrbios florestais, para que possamos prever melhor a resposta da floresta em diferentes cenários climáticos", disse Gayle Smith.
Para isso, o laboratório busca orientação nos anéis das árvores. Os anéis, que se parecem um pouco com os círculos concêntricos de um alvo de dardos, indicam a idade de uma árvore e dão dicas do que ela suportou. Quanto maior o número de anéis anuais, mais velha é a árvore. Os de cor clara representam anos de frio extremo. Madeira fina como uma bolacha indica condições secas e crescimento de árvores frustrado.
"Usamos núcleos de árvores para extrair o que venho chamando de memória da árvore", disse Pederson. "Quando chega uma seca, quando chega um furacão, quando chega o fogo, ou uma tempestade de gelo ou insetos, as árvores não podem correr e se esconder como nós ou outros animais. sejam gravados em seus anéis, e podemos extrair essa informação e aprender sobre qualquer coisa."
O primeiro passo para essa ciência, chamada dendrocronologia, é obter amostras dos anéis. Para os pesquisadores, isso geralmente envolve dirigir por estradas de terra, caminhar sob quilômetros de folhagem e subir e descer encostas.
Para extrair o testemunho das árvores, os pesquisadores usam principalmente brocas de incremento, ferramentas que parecem um cruzamento entre uma broca e um parafuso. Eles devem ser torcidos manualmente através da casca e em seu núcleo. À medida que se torce, extrai lascas do tamanho de um lápis do anel da árvore.
“A broca fica muito mais difícil de virar à medida que você perfura a árvore e, às vezes, fica presa na saída, então você precisa colocar o peso do corpo para puxar para trás enquanto gira”, disse Gayle Smith. "Eu sempre digo às pessoas que entre caminhar nos locais e depois tirar as árvores é um treino de corpo inteiro. Pode realmente rasgar suas mãos."
Coring deixa uma ferida na árvore, mas não a fere fatalmente. Todo o processo leva entre duas e três horas. Além de coletar amostras, os cientistas anotam marcações visuais nas árvores e demarcam uma parcela que tem um raio de 20 metros.
Os pesquisadores planejam extrair entre 2.500 e 3.500 árvores em 35 florestas. O trabalho de campo faz parte de um projeto de quatro anos financiado pela National Science Foundation e começou neste verão com visitas a 15 florestas. Até agora, o grupo viajou para florestas na Pensilvânia, Nova York, Maine e Nova Jersey. O grupo acabará por acumular 600 anos de dados de crescimento de árvores.
Os pesquisadores se aventuram com equipamentos de caminhada completos e mochilas cheias de suprimentos. O equipamento de perfuração adiciona cerca de 40 libras.
"Uma vez voltei de uma viagem em uma quarta-feira, mas senti que meu corpo não chegou até o domingo", disse Pederson.
Os membros do laboratório, que também inclui dois assistentes de pesquisa de verão, referem-se ao projeto como o sonho de um amante da natureza e uma honra.
Quando estão em campo, os cientistas se acostumam a vistas arrebatadoras de paisagens, formações rochosas e pores do sol. Eles vêem a vida selvagem, às vezes fazendo coisas peculiares. Em junho, por exemplo, a equipe viu uma cobra-rato-preta escalar uma grossa árvore de bordo de açúcar em Ricketts Glen, Pensilvânia.
A floresta também é um lugar humilde para trabalhar, especialmente para especialistas que sabem como deve ser.
"Cada floresta que visitamos perdeu ou estava em processo de perda de espécies de árvores devido a uma doença ou inseto introduzido", disse Orwig. "A few forests lost two species and one was in the process of losing a third. So even these forests, which have been the least directly disturbed by humans over the last few centuries, are being indirectly impacted in a big way."
Harvard's Tree Ring Lab sits inside a repurposed garage on the edge of the Harvard Forest in Petersham, Massachusetts. Collections of the extracted wood slivers fill stacks of boxes while larger tree stumps that show the full rings are piled in corners. The lab has a pleasant woody, earthy smell.
The samples are painstakingly made smooth with a belt sander, then by hand sanding. "It's a long process sometimes, particularly for species where the ring boundaries aren't very apparent," Gayle Smith said. "We have to get them sanded down to the point that we can see the cellular structure."
The samples then go under a high-powered microscope, which digitizes the data.
The ancient eastern hemlocks that took them hours to find, for example, showed that the two oldest trees traced to 1490. They all lived through the 1500s and 1600s—two periods with severe, prolonged drought. The trees survived the so-called 16th century megadrought, which affected an area that extended from portions of Mexico to much of the continental U.S., including Boston. It likely slowed the growth of these trees, which were smaller than most. The trees also showed signs from the Year Without a Summer in 1816 when a massive volcanic eruption in Indonesia triggered unusually cold, wet conditions across Europe and North America.
"I feel very lucky to be on this project as we get to visit, sample, and learn from centuries-old trees," said Orwig. "These forests are truly magical places. … There is a sense of awe I get knowing that the forests we are investigating have been there for hundreds of years and are now revealing clues to past climate, disturbance, and environment."
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