Diversidade em características fisiológicas (clorofila foliar, carotenóides e conteúdo de água) da floresta como riqueza funcional em uma vizinhança radial de 90 m. Crédito:Universidade de Zurique
A produtividade e a estabilidade dos ecossistemas florestais dependem fortemente da diversidade funcional das comunidades de plantas. Pesquisadores da Universidade de Zurique desenvolveram um novo método para medir e mapear a diversidade funcional de florestas em diferentes escalas - de árvores individuais a comunidades inteiras - usando sensoriamento remoto por aeronaves. Seu trabalho abre caminho para futuras missões aéreas e por satélite para monitorar a diversidade funcional global da planta.
Estudos ecológicos demonstraram relações positivas entre a diversidade de plantas e o funcionamento do ecossistema. As florestas com maior diversidade funcional são geralmente mais produtivas e estáveis em longas escalas de tempo do que as florestas menos diversificadas. Diversas comunidades de plantas mostram maior eficiência e utilização de recursos, melhoram a produtividade e a estabilidade do ecossistema e podem lidar melhor com as mudanças nas condições ambientais - um efeito seguro da biodiversidade. Eles também são menos vulneráveis a doenças, ataques de insetos, fogo e tempestades.
Novo método para estudar ecossistemas florestais inteiros de cima
A diversidade funcional da planta pode ser medida diretamente mapeando características morfológicas e fisiológicas selecionadas de uma floresta de cima. No passado, os traços funcionais das plantas tiveram de ser medidos por meio de um trabalho de campo muito intensivo no solo. Este trabalho de campo foi limitado a muito poucas características mensuráveis em parcelas maiores ou muitas características em parcelas muito pequenas ou árvores individuais. Pesquisadores do UZH e do Instituto de Tecnologia da Califórnia / Laboratório de Propulsão a Jato da NASA desenvolveram agora um novo método de sensoriamento remoto para mapear a diversidade funcional de florestas de pequenas a grandes escalas, independente de quaisquer unidades de vegetação predefinidas ou informações de espécies e sem a necessidade de calibração com base no solo.
A equipe de pesquisa aplicou seus métodos na montanha Laegern, um ecossistema de floresta mista temperada localizado perto de Zurique, Suíça. "Com sensoriamento remoto, temos a oportunidade única de estudar ecossistemas florestais inteiros mapeando continuamente suas características funcionais olhando de cima para as folhas do dossel da floresta em áreas muito grandes, "diz Michael Schaepman dos Laboratórios de Sensoriamento Remoto do Departamento de Geografia.
Composição espacial das características fisiológicas da clorofila foliar, carotenóides e conteúdo de água. A composição de cores mostra a abundância relativa das três características em cada pixel de 6x6 m. Crédito:Universidade de Zurique
Traços funcionais indicam atividade e estado de saúde das árvores
Com varredura a laser aerotransportada, os cientistas mediram as características morfológicas do dossel da floresta, como a altura do dossel, folhagem e densidades de ramos. Essas medições indicam como a luz do sol é captada pelo dossel para assimilar o dióxido de carbono do ar e usar o carbono para crescer. Em um dossel com estrutura mais diversificada, a luz pode se espalhar melhor entre as diferentes camadas verticais do dossel e entre as copas das árvores individuais, permitindo uma captura de luz mais eficiente. Os pesquisadores também caracterizaram a floresta em relação às suas propriedades bioquímicas usando espectroscopia de imagem aerotransportada. Ao medir como as folhas refletem a luz em muitas bandas espectrais, eles foram capazes de derivar características fisiológicas, como o conteúdo de pigmentos foliares (clorofilas, carotenóides) e teor de água nas folhas. "Essas características fisiológicas fornecem informações sobre a atividade e o estado de saúde das árvores. Podemos ver, por exemplo, se uma árvore está sofrendo de estresse hídrico, e qual estratégia de alocação de recursos uma árvore está seguindo ou como ela se adapta ao ambiente, "Schaepman acrescenta.
Padrões de diversidade observados consistentes com a topografia e o solo
Os pesquisadores validaram seu método comparando os resultados com medições de campo no nível da folha, dados de inventário de plotagem em nível de espécie e bancos de dados que fornecem valores de características funcionais. Usando modelagem de computador, eles foram capazes de avaliar os padrões de diversidade de características morfológicas e fisiológicas em uma ampla gama de escalas, da diversidade local entre árvores individuais a padrões em grande escala de comunidades de plantas seguindo gradientes ambientais. A equipe encontrou uma forte relação entre os padrões de diversidade funcional observados e fatores ambientais, como solo e topografia, com menor diversidade no cume da montanha sob condições ambientais mais adversas, onde as árvores se adaptaram ao seco, íngreme, solos rasos e rochosos.
Potencial para avaliar a diversidade funcional do espaço
"Com sensoriamento remoto, agora podemos medir e monitorar a diversidade das florestas, permitindo-nos observar as mudanças em grandes escalas e fornecendo informações espaciais para a conservação da natureza e estratégias de mitigação das mudanças climáticas, "Michael Schaepman enfatiza. Como a metodologia é limitada apenas pela disponibilidade de sensores tecnológicos avançados, este trabalho abre caminho para futuras missões aéreas e por satélite com o objetivo de monitorar a diversidade funcional de plantas globais a partir do espaço.
