Embora os bordos açucareiros de Michigan se beneficiem dos efeitos promotores de crescimento dos compostos de nitrogênio no meio ambiente, esses ganhos não compensarão totalmente os estresses adicionais de crescer sob um clima mais seco no futuro, de acordo com um novo estudo liderado pela Universidade de Michigan.

Sugar Maples, conhecido por sua folhagem de outono ardente e como a principal fonte de xarope de bordo, são uma espécie de árvore dominante nas florestas de madeira de lei do norte do leste da América do Norte. Eles são encontrados principalmente em umidade, solos bem drenados e sensíveis à seca.

Algumas previsões climáticas para a região dos Grandes Lagos nas próximas décadas apontam para temperaturas mais quentes e um aumento da probabilidade de seca de verão, condições que podem ser estressantes para bordos e outras árvores.

Mas como o clima continua a mudar, florestas em todo o mundo também estão sendo expostas a níveis crescentes de compostos de nitrogênio que aumentam o crescimento gerados por veículos motorizados, usinas de energia, fábricas, agricultura e outras fontes humanas. Este nitrogênio de origem humana é considerado um poluente, mas também tem um efeito fertilizante nas árvores, promover o crescimento.

Cientistas do clima e ecologistas florestais há muito se perguntam se os efeitos fertilizantes do nitrogênio derivado do homem seriam suficientes para compensar o estresse adicional produzido por um aquecedor, clima mais seco. É uma pergunta difícil de responder, e estudos anteriores produziram resultados contraditórios.

O novo estudo conduzido por U-M, com base em 20 anos de dados de quatro sítios florestais em ambas as penínsulas de Michigan, conclui que a deposição de nitrogênio das atividades humanas "não compensará totalmente os efeitos negativos do cultivo sob previsão de climas mais secos."

Nas próximas décadas, Michiganders deve esperar uma redução no crescimento de bordos de açúcar em todo o estado, de acordo com o estudo, que está programado para publicação online no jornal Ecologia em 17 de janeiro. E se as previsões climáticas mais extremas para a região se confirmarem, os bordos açucareiros irão eventualmente - ao longo de um período de séculos - desaparecer completamente da Península Inferior do estado.

"O nitrogênio adicionado ajuda um pouco, mas não o suficiente, "disse a ecologista florestal da U-M Inés Ibáñez, autor principal do estudo.

"Em cenários climáticos extremos, o aumento de nitrogênio não será capaz de compensar a diminuição do crescimento de bordos de açúcar devido à falta de água, "disse Ibáñez, professor associado da Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade e do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva.

Compreender como várias espécies de árvores responderão a condições mais quentes e mais secas é essencial para produzir previsões precisas do crescimento futuro da floresta. E isso é importante saber porque as florestas do mundo removem cerca de um quarto do dióxido de carbono que retém o calor, emitido para a atmosfera anualmente pela queima de combustíveis fósseis.

Se o crescimento da floresta diminuir em resposta ao estresse climático, então essas árvores removerão menos dióxido de carbono, o que vai agravar o problema do aquecimento. E as florestas do norte em todo o mundo são sumidouros de carbono especialmente importantes, "removendo grandes quantidades do ar e armazenando-as em madeira de árvores e solos florestais.

“A maior parte do carbono armazenado na terra está nas florestas, "disse o ecologista florestal da U-M e co-autor do estudo Donald Zak, professora da Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade e do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva. “E a forma como as florestas crescem no futuro influenciará a quantidade de dióxido de carbono derivado do homem que permanece na atmosfera. por sua vez, terá um efeito de feedback nas temperaturas globais.

"É por isso que essas perguntas sobre o crescimento da floresta são tão importantes. E a única maneira de obter algumas das respostas é por meio do tipo de pesquisa ecológica de longo prazo usada neste estudo."

Para avaliar o impacto combinado da deposição de nitrogênio derivado de humanos e mudanças climáticas no crescimento das árvores, Ibáñez, Zak e seus colegas usaram dados de um estudo de deposição de nitrogênio financiado pelo governo federal em quatro locais de estudo de floresta de madeira de lei de Michigan, incluindo um na Estação Biológica U-M perto de Pellston, Mich.

Os quatro locais são separados por 300 milhas e abrangem a distribuição norte-sul das florestas de madeira de lei do norte, do centro-oeste da Península Inferior até o noroeste da Península Superior. O Michigan Gradient Study foi estabelecido em 1987 para examinar os efeitos do clima e da deposição atmosférica no crescimento da floresta e nos processos do ecossistema na região dos Grandes Lagos. Zak é um dos principais investigadores do projeto.

Desde 1994, pesquisadores do projeto têm adicionado nitrato de sódio sólido, um composto de nitrogênio usado em fertilizantes, para os solos em algumas das parcelas do Estudo de Gradiente de Michigan para simular os níveis de deposição de nitrogênio esperados para o final deste século. Muito do nitrogênio emitido para a atmosfera pelos humanos mais tarde volta para a Terra na chuva, neve e poeira.

Para o estudo relatado em Ecologia , os pesquisadores analisaram os efeitos combinados da deposição de nitrogênio, temperatura de verão e umidade do solo no crescimento de bordô. Eles usaram registros de 1, 016 árvores coletadas no período de 1994-2013.

O vasto escopo do Estudo de Gradiente de Michigan, seu design experimental incomum, e novas ferramentas estatísticas permitiram aos pesquisadores separar os efeitos do nitrogênio de origem humana no crescimento das árvores daqueles associados à limitação de temperatura e água - algo que estudos anteriores não puderam fazer, Zak disse.

Os resultados mostram que, em todos os casos, o nitrogênio adicionado impulsionou o crescimento medido da árvore, efeito que se acentuou à medida que as temperaturas aumentaram e a umidade do solo diminuiu. Além disso, os pesquisadores simularam taxas de crescimento futuras para cada árvore em dois cenários climáticos previamente desenvolvidos para a região dos Grandes Lagos.

O cenário um prevê mudanças moderadas até 2100:um aumento de temperatura de 1,3 graus Fahrenheit e um aumento de 14% na precipitação de verão. Este cenário assume que as emissões globais de dióxido de carbono eventualmente reverterão seu curso e começarão a diminuir.

O cenário dois assume que os atuais níveis de emissão de dióxido de carbono continuam no futuro, resultando em mudanças climáticas mais extremas na região:um aumento de temperatura de cerca de 10 graus Fahrenheit e uma redução de 40 por cento na precipitação de verão até 2100.

As simulações de computador mostraram que o crescimento do bordo de açúcar seria ligeiramente prejudicado no Cenário Um, especialmente nos locais mais quentes do sul. Os resultados para o cenário dois mostraram uma diminuição grande e consistentemente significativa no crescimento de bordos de açúcar em todos os quatro locais e para todas as parcelas - aquelas tratadas com o fertilizante de nitrogênio, bem como as parcelas não tratadas. Diminuições de três vezes nas taxas de crescimento são possíveis sob as condições do Cenário Dois.

No Cenário Dois, açúcar bordo eventualmente desapareceria da Península Inferior de Michigan, embora as mudanças provavelmente ocorram ao longo de vários séculos, Ibáñez disse. Se isso acontecer, a floresta de madeira de lei dominada pelo bordo de açúcar e faia do norte pode ser substituída por floresta de nogueiras de carvalho, que se adapta melhor a condições de seca, mas que não remove tanto carbono da atmosfera.

“O sequestro de carbono é um grande serviço prestado a nós pelas florestas e é muito importante para qualquer tipo de regulamentação climática no futuro, "Ibáñez disse." Se as condições de seca reduzirem a produtividade das florestas de Michigan no futuro, sua capacidade de sequestrar carbono também sofrerá. "