Árvores vivas podem apodrecer de dentro para fora, deixando apenas um tronco oco. O apodrecimento da madeira em árvores vivas pode causar superestimação dos reservatórios globais de carbono, perda de madeira na silvicultura, e má saúde da árvore. Compreender a decomposição da madeira nas florestas é uma preocupação especial nos trópicos, porque estima-se que as florestas tropicais abriguem 96% da diversidade de árvores do mundo e cerca de 25% do carbono terrestre, em comparação com os cerca de 10% do carbono retido nas florestas temperadas.

Mas como os engenheiros florestais e pesquisadores enxergam uma árvore viva para medir a decomposição da madeira? Eles usam som.

Em um artigo publicado recentemente em Aplicações em Ciências Vegetais , uma equipe de professores, professores, e os alunos estabeleceram métodos para usar uma tecnologia de onda sonora chamada tomografia sônica. Seus métodos foram derivados de medições em mais de 1, 800 árvores vivas de 173 espécies de árvores da floresta tropical na República do Panamá.

"Ainda não sabemos onde a degradação interna e os danos são a causa da mortalidade das árvores, "diz Greg Gilbert, autor principal do artigo e professor e presidente do Departamento de Estudos Ambientais da Universidade da Califórnia, Santa Cruz. "A maior parte da decomposição está oculta - a tomografia agora nos permite ver quantas árvores aparentemente saudáveis ​​estão realmente deterioradas por dentro."

A tomografia sônica envia ondas sonoras através dos troncos das árvores. Quanto mais tempo leva para uma onda sonora atravessar um tronco, quanto mais podre a madeira. Com base na velocidade do som, o tomógrafo (PiCUS 3 Sonic Tomograph; Argus Electronic GmbH, Rostock, Alemanha) faz uma imagem codificada por cores de uma seção transversal do tronco (ver Figura).

O uso anterior de tomografia sônica em silvicultura tem se concentrado em medições em árvores de "formato típico" com troncos cilíndricos. Contudo, árvores tropicais costumam ter grandes contrafortes, formas irregulares de tronco, e raízes de apoio que se estendem para cima na árvore. O novo estudo descreve o posicionamento ideal dos sensores para evitar resultados de tomografia aberrantes para as formas de árvore não-modelo que povoam os trópicos e detalha como analisar os tomogramas para quantificar áreas de madeira deteriorada e danificada.

Os métodos de tomografia sônica foram desenvolvidos e testados durante um curso de campo internacional para o ensino médio, escola Superior, e alunos de pós-graduação na República do Panamá e financiados pela National Science Foundation. Gilbert e seus colegas levaram alunos e seus professores para o campo e usaram o aprendizado baseado em investigação para ensinar abordagens moleculares e de campo para a ecologia, bem como fomentar um canal internacional de pesquisa ecológica. Gilbert comenta, "Foi um mergulho emocionante, com pessoas incríveis de diversas origens, na parte complicada de fazer ciência - descobrir a melhor forma de fazer o que você precisa para responder a perguntas difíceis. "Todos os participantes do workshop contribuíram para a coleta de dados de tomografia sônica e análise para o artigo.

Os fungos causam o apodrecimento da madeira ao entrar no tronco de uma árvore e deteriorar a madeira de dentro para fora, liberando carbono de volta para a atmosfera como dióxido de carbono. Gilbert explica que sem um método confiável para detectar a falta de madeira, você não consegue entender como as árvores estão contribuindo ou moderando os níveis crescentes de carbono atmosférico global, ou como florestas e espécies de árvores aparentemente saudáveis ​​estão respondendo às mudanças no clima.

A pesquisa de Gilbert sobre a decomposição da madeira está se voltando para um grande estudo sobre como os patógenos e doenças controlam a prevalência de espécies de árvores tropicais. “A hipótese é que as espécies mais suscetíveis aos fungos da podridão cardíaca geralmente permanecerão raras na floresta, e apenas as espécies que são resistentes se tornarão comuns, "diz Gilbert. Ele e seus colegas estão medindo e rastreando árvores tropicais no local de longo prazo do Forest Global Earth Observatory (ForestGEO) do Smithsonian Tropical Research Institute na Ilha de Barro Colorado, no Canal do Panamá.

Trabalhos futuros continuarão validando a tecnologia de tomografia sônica para sistemas de árvores tropicais usando árvores derrubadas ou já mortas. As árvores tropicais são altamente diversas em forma e função, e eles são, portanto, potencialmente distintos em seus requisitos metodológicos para tomografia sônica. Por exemplo, este método não funciona em espécies de palmeiras ou quaisquer espécies de árvores que usam tecidos internos para armazenar água.

A silvicultura urbana também se beneficia da tomografia sônica. Gilbert e colegas do Smithsonian Tropical Research Institute estão colaborando com a Cidade do Panamá para usar a tomografia para avaliar os riscos à saúde e à propriedade das árvores urbanas do Panamá que podem estar em decomposição e vulneráveis ​​a rompimento com ventos fortes e chuvas fortes.