Um novo estudo mostrando a secura da atmosfera afeta a produtividade das pastagens dos EUA mais do que a chuva pode ter implicações importantes para prever como as plantas responderão às condições climáticas de aquecimento.

Publicado online em 6 de março no jornal Nature Geoscience , o estudo conduzido por cientistas da Universidade de Stanford e da Universidade de Columbia analisou 33 anos de dados de satélite de clima e vegetação para determinar como as plantas regulam a água e o dióxido de carbono em condições de seca. A equipe concluiu que as pastagens dos EUA são mais de três vezes mais sensíveis ao déficit de pressão de vapor (VPD), ou secura atmosférica, do que a precipitação. Os métodos de grande escala do estudo para compreender o comportamento das plantas podem ser usados ​​para melhorar os modelos preditivos de como os ambientes responderão às secas, que se espera que se intensifiquem no século 21.

"Apenas observar as mudanças na precipitação não vai te contar toda a história, "disse a autora principal Alexandra Konings, professor assistente de Ciência do Sistema Terrestre na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais (Stanford Earth). "As pastagens dos EUA são muito mais sensíveis ao déficit de pressão de vapor, o que é importante. Como o VPD está intimamente ligado à temperatura, podemos prever que continuará crescendo no futuro. "

No estudo, os cientistas analisaram as condições em que as pastagens abrem e fecham seus estômatos, aberturas microscópicas nas folhas das plantas que permitem a transferência de vapor de água, oxigênio e CO2. Quando seus estômatos estão abertos, uma planta pode retirar CO2 da atmosfera para produzir energia, mas corre o risco de perder água em condições de seca. A estratégia que diferentes plantas usam - se correr o risco de secar para continuar absorvendo carbono, ou fechar e parar de crescer - afeta sua produtividade. O comportamento de uma planta depende da quantidade de água na atmosfera medida pelo VPD:VPD mais alto indica maior potencial para o ar seco puxar a umidade para fora da planta.

Variabilidade na resposta à seca

Usando análise estatística, os pesquisadores separaram o efeito do comportamento das plantas dos impactos das condições regionais, tais como diferenças na precipitação ou temperatura. Embora muitos modelos climáticos tratem todas as pastagens da mesma forma, o estudo revelou grande variabilidade em termos de como respondem à seca.

"Mais do que o tipo de planta, é a fisiologia da planta que regulará sua resposta à seca e às ondas de calor, "disse o co-autor do estudo Pierre Gentine, professor associado de Engenharia Ambiental e Terrestre da Universidade de Columbia.

Os pesquisadores realizaram suas análises usando dados de satélite de sensoriamento remoto disponíveis publicamente de 1981 a 2013, exibindo o verde das plantas, que é um indicador de produtividade da planta. Eles então combinaram esses dados com conjuntos de dados de clima e precipitação observacional para dividir os campos americanos em diferentes regiões, dependendo de seu comportamento.

Compreender como os estômatos das plantas respondem às mudanças na atmosfera é especialmente importante nas pastagens dos EUA, que são uma fonte predominante de absorção de carbono, ou armazenamento de carbono da atmosfera. As pastagens hospedam uma variedade de biodiversidade e fornecem um habitat importante para o gado nas indústrias de carne e laticínios, cobrindo cerca de 26% dos Estados Unidos e quase 20% da superfície terrestre do planeta; eles são o maior tipo de cobertura de terra na Terra.

“A absorção de carbono está associada ao crescimento e como isso responde ao clima é uma grande fonte de incerteza nas futuras previsões de mudanças climáticas, "Disse Konings." Sob temperaturas crescentes, veremos potencialmente muito menos pastagens verdes - mas este estudo mostra que isso é mais verdadeiro para algumas regiões do que para outras. "

Diferenças comportamentais

A análise mostra que os campos que respondem à seca mantendo seus estômatos abertos (comportamento anisohídrico) são mais sensíveis à secura da atmosfera do que aqueles que fecham seus estômatos e param de crescer para economizar água (comportamento isoídrico). Ambos os comportamentos estão presentes nos EUA. O estudo mostra que as plantas que mantêm seus estômatos abertos são mais danificadas pela seca nas pastagens dos EUA porque suprime o crescimento das plantas ao longo de uma estação de crescimento.

“As pastagens são realmente interessantes porque apresentam uma diversidade tão grande nesse comportamento de iso-hidricidade, "disse Konings, que conduziu a pesquisa inicial para o estudo enquanto era pesquisador de pós-doutorado em Columbia antes de ingressar na Stanford Earth. "Eles têm estratégias realmente diferentes em como respondem à seca."

Embora os métodos anteriores para a compreensão da resposta à seca envolvessem medições no local, a nova métrica permite aos pesquisadores medir esses padrões em todo o mundo. Konings disse que espera que o método possa ser usado para ver se as descobertas do estudo sobre pastagens podem ser aplicadas a outros ecossistemas ou para entender melhor o que faz com que algumas árvores morram em resposta às condições de aquecimento, enquanto outras não.

"Acho que ainda há muito a ser feito com essa métrica, "Disse Konings.