Durante a maior seca da história moderna da Califórnia, um par de pesquisadores da UO dirigiu-se à floresta de Sierra Nevada para investigar como a composição da floresta afeta o abastecimento de água e quais mudanças podem ocorrer à medida que a mudança climática altera a composição ecológica das florestas.

O que eles descobriram é uma maneira de usar a relação entre árvores e solos para prever mudanças nos níveis de água e carbono nessas florestas montanhosas e bacias hidrográficas. Combinando suas descobertas com dados históricos, eles sugerem um possível aumento de 10 a 60 por cento na perda de água regional à medida que a mudança climática empurra as espécies de árvores a migrar para diferentes altitudes.

UO pesquisador de pós-doutorado Toby Maxwell do Instituto de Ecologia e Evolução e Lucas Silva, professor de estudos ambientais e geografia, conduziu o estudo, que foi feito em colaboração com o cientista de solo Will Horwath, da Universidade da Califórnia, Davis. O estudo apareceu no Anais da Academia Nacional de Ciências .

"Esperava-se que a seca da Califórnia causasse mudanças nas paisagens da floresta montanhosa e estávamos interessados ​​em tentar entender como essas mudanças podem afetar o ciclo de dois recursos naturais importantes - água e carbono, "disse Maxwell, o principal autor do estudo. "Descobrimos que a interação entre as espécies de árvores e as propriedades do solo é útil para entender melhor as relações carbono-água e para prever mudanças na forma como a água se move por essas florestas."

Os pesquisadores se concentraram na composição da floresta porque as árvores desempenham um papel fundamental no movimento e na disponibilidade de água. Isso ocorre principalmente por meio da transpiração, um processo no qual a umidade se move das árvores para a atmosfera.

Se uma árvore transporta mais água do solo para a atmosfera, menos água fluirá para os rios e reservatórios. Mas a natureza exata da função de cada árvore e o que isso significa para os níveis de água e carbono variam amplamente com base em uma série de fatores biológicos e ambientais.

Esses fatores estão em constante mudança, pesquisadores disseram, porque as florestas estão mudando junto com o clima à medida que as plantas e árvores reagem ao aumento das temperaturas e aos padrões de precipitação flutuantes. Na Sierra Nevada, há anos de dados mostrando que certos tipos de árvores começam a crescer em altitudes mais elevadas à medida que o clima do estado se torna mais quente e seco.

"Parcelas de monitoramento de longo prazo em Sierra Nevada mostram a expansão de árvores de folhas largas em direção a altitudes mais elevadas, "Silva disse." Uma das principais respostas às mudanças climáticas em ambientes montanhosos é a migração de árvores para cima. "

Considerando que essas bacias hidrográficas florestais fornecem água para até 20 milhões de pessoas na Califórnia, mudanças nessas florestas - e na água que flui por suas bacias hidrográficas - podem ter ramificações significativas para o estado.

“Uma das principais razões pelas quais eu estava interessado em pesquisar o que mudanças na composição da floresta poderiam significar para os ciclos da água e do carbono é por causa das implicações para os recursos naturais e essas paisagens, "Maxwell disse.

Maxwell também estava interessado em usar sua pesquisa para examinar uma área de grande incerteza no funcionamento das florestas:a interação do solo com as espécies de árvores.

De três altitudes diferentes na Sierra Nevada, das encostas de granito fora do Lago Tahoe aos flancos vulcânicos do Monte Lassen, eles coletaram 225 amostras de solo e serapilheira e 345 amostras de folhas de nove espécies de árvores para medir a eficiência do uso da água - um índice que mostra quanta água é perdida por meio da transpiração em relação à quantidade de dióxido de carbono que eles removem do ar - através paisagens diferentes.

"Eu obtive meu segundo Ph.D. em plantas de moagem, "brincou Maxwell, que recrutou a ajuda de um moedor de café e soluções ácidas para trabalhar seus primeiros estágios de extração de celulose de centenas de folhas e agulhas de pinheiro.

Uma das primeiras observações foi intrigante:os dados mostraram que as árvores em locais com os níveis mais altos de precipitação eram as que sofriam de estresse hídrico - o que significa que as árvores estavam racionando a água porque sentiram que era um recurso escasso. Isso parece contra-intuitivo, dada a precipitação significativa na região onde essas árvores estavam localizadas, Maxwell disse.

Quando os pesquisadores se aprofundaram nos dados e examinaram o solo, eles descobriram que o solo não estava retendo muita água, limitando a transpiração. Esta foi uma de suas primeiras descobertas importantes na compreensão de como o solo e as espécies interagem para influenciar como a água se move da terra para o ar.

Eles continuaram a classificar grandes quantidades de dados para extrair informações sobre como cada espécie de árvore transporta água e como isso muda com base no solo em que estão enraizadas.

"Os dados eram muito barulhentos no início. Na verdade, foi essa interação entre as árvores e o desenvolvimento do solo que levou a conclusões significativas, "Disse Silva." Se você apenas olhar para as árvores, você vê um monte de pontos de dados, sem tendência clara. Depois de considerar suas interações com o solo e as mudanças atmosféricas, realmente faz sentido. "

Ao examinar as interações, eles foram capazes de transformar seu complicado conjunto de dados em descobertas condensadas que ajudam a identificar quais combinações de árvores e solo produzem diferentes níveis de transpiração.

"Descobrimos que a quantidade de perda de água varia amplamente entre as diferentes espécies de árvores e que diferentes tipos de solo regulam isso, "Maxwell disse.

Silva acrescentou, "Quando você coloca os dois juntos, você pode passar da compreensão do que está acontecendo no nível da folha para a compreensão do que isso significa para a paisagem. "

As descobertas devem ser úteis para gestores florestais e formuladores de políticas enquanto eles pensam em como gerenciar florestas e recursos naturais de forma estratégica, Maxwell e Silva disseram. As informações também devem ajudar na modelagem de como as mudanças climáticas afetarão as paisagens.

Maxwell planeja continuar esta pesquisa no Laboratório de Pesquisa Solo-Planta-Atmosfera de Silva na UO através de uma bolsa recém-concedida do Comitê Geográfico Nacional para Pesquisa e Exploração. O novo estudo, "O paradoxo do clima:mapeando a resiliência e a vulnerabilidade das florestas montanas, "irá incorporar novos locais de florestas em todo o Oregon.

Os pesquisadores planejam gerar mapas regionais de uso da água e sequestro de carbono em colaboração com estudiosos do Laboratório de Infografia no Departamento de Geografia da UO.