Medições tridimensionais da floresta amazônica central brasileira deram aos pesquisadores da NASA uma janela detalhada sobre o alto número de quedas de galhos e mortalidade de árvores que ocorrem em resposta às condições de seca. Eles descobriram que 65 por cento mais árvores e galhos grandes morreram devido a uma seca causada pelo El Niño em 2015-2016 do que em um ano normal. Compreender os efeitos da seca prolongada dá aos cientistas uma noção melhor do que pode acontecer com o carbono armazenado nas florestas tropicais se esses eventos se tornarem mais comuns no futuro.

“As projeções climáticas para a bacia amazônica sugerem condições mais quentes e secas nas próximas décadas, "disse o cientista do sistema terrestre Doug Morton no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e co-autor da pesquisa publicada recentemente em Novo Fitologista . "Os eventos de seca nos dão uma prévia de como as florestas tropicais podem reagir a um mundo mais quente."

Quando não chove na floresta tropical, as árvores correm mais risco de morrer porque não conseguem obter água suficiente do solo para suas copas, que pode atingir de 15 a 20 andares. Em uma floresta tão vasta como a Amazônia, estimar o número de árvores mortas ou danificadas, onde apenas galhos podem cair, é extremamente difícil e tem sido um desafio de longa data.

Tradicionalmente, pesquisadores caminham e examinam alguns hectares de árvores para medir árvores vivas e detritos mortos no solo. Morton e seus colegas tomaram a perspectiva do olho do pássaro usando a tecnologia de detecção e alcance de luz (LiDAR) montada em um avião para criar uma reconstrução 3-D do mesmo dossel da floresta em três voos separados em 2013, 2014 e 2016. Com 300, 000 pulsos de laser por segundo, os dados do LiDAR fornecem uma descrição incrivelmente detalhada da floresta em uma área muito maior do que eles poderiam cobrir a pé.

No Brasil, os pesquisadores voaram duas faixas de 30 milhas (50 quilômetros) perto da cidade de Santarém, no estado do Pará, um sobre a Floresta Nacional do Tapajós e o outro sobre florestas privadas que foram fragmentadas por diversos usos do solo. Esta região da Amazônia normalmente tem uma estação seca de três meses, de outubro a dezembro, o mesmo período em que as temperaturas da superfície do mar no Oceano Pacífico atingem o pico durante um evento El Niño. As condições do El Niño estão associadas a um atraso no início da estação chuvosa na Amazônia central, levando a uma longa estação seca que estressa as árvores.

Analisando as três pesquisas, a equipe usou os dados do LiDAR para detectar novas lacunas no dossel onde uma árvore ou galho havia caído nos meses entre as observações. Durante o período não El Niño de 2013 a 2014, os eventos de queda de galhos e árvores alteraram 1,8 por cento da copa da floresta na área de estudo, um pequeno número na superfície, mas dimensionado para o tamanho de toda a Amazônia, é o equivalente a perder árvores de copa ou galhos com mais de 38 anos, 000 milhas quadradas, ou a área de Kentucky. A mortalidade de árvores e galhos foi 65 por cento maior durante o período de seca El Niño de 2014 a 2016, ou 65, 000 milhas quadradas, do tamanho de Wisconsin. Pequenas mudanças na Amazônia se somam.

"Porque é uma grande floresta, mesmo uma mudança sutil em um ano de El Niño tem um grande impacto no orçamento total de carbono da floresta, "disse Morton, referindo-se ao equilíbrio entre a quantidade de dióxido de carbono que as árvores removem da atmosfera para construir seu tronco, galhos, e as folhas à medida que crescem versus a quantidade que retorna à atmosfera quando as árvores morrem e se decompõem.

Surpreendentemente, os cientistas descobriram que as mortes para todos os tamanhos de árvores, bem como o número de quedas de ramos menores, aumentou aproximadamente na mesma taxa. Isso significa que a seca não matou seletivamente uma proporção maior de árvores altas do que árvores menores, como se pensava anteriormente a partir de experimentos que simulavam condições de seca em pequenas parcelas.

Isso é uma boa notícia para o orçamento de carbono, disse Morton, "Árvores grandes retêm a maior parte do carbono em qualquer floresta. Se as secas matassem preferencialmente as árvores grandes, aumentaria a quantidade total de carbono que é perdido com a seca, em oposição a outros tipos de perturbação, " ele disse.

Mesmo assim, árvores grandes ainda respondem por 80% das perdas de carbono. E não apenas pelas próprias árvores morrendo. Quando uma árvore gigante com uma copa que pode ter 25 metros de largura cai na floresta, ela pode derrubar árvores menores no sub-bosque.

Para entender a relação entre as lacunas vistas pelo sistema aerotransportado LiDAR de cima e as múltiplas camadas de dossel e sub-bosque abaixo, A colega de Morton, Veronika Leitold, em Goddard, e uma equipe de cientistas colaboradores da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária e da Universidade Federal do Oeste do Pará realizaram medições de campo abaixo das lacunas observadas no dossel para medir o material lenhoso que havia caído no solo. Este esforço meticuloso para medir galhos e árvores derrubados foi essencial para estimar a quantidade total de carbono perdido quando as árvores ou galhos caem em um alto, floresta amazônica de várias camadas.

"[Este] é um dos primeiros estudos a usar LiDAR repetido durante a seca e fazer com que as pessoas vão para o campo e conduzam todas as medições, "disse o ecologista Paulo Brando do Woods Hole Research Center em Falmouth, Massachusetts, e o Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia no Brasil, que não estava envolvido no estudo. "Esta combinação é extremamente poderosa para entender não apenas o que está acontecendo, mas porque está acontecendo, e por que está mudando durante a seca. "Ele acrescentou que duas das grandes questões no campo da ecologia da floresta tropical são:quanta seca é demais para a floresta suportar e como ela se recupera? As respostas têm grandes implicações para a remoção de dióxido de carbono da atmosfera.

"As secas são componentes importantes do ciclo global do carbono, mudando a capacidade de sobrevivência das árvores, "Disse Brando. Se o número de árvores presentes diminuir em grande escala, que se soma a uma grande quantidade de dióxido de carbono deixado na atmosfera para contribuir para o aquecimento do efeito estufa, o que pode alimentar o ciclo da Amazônia com mais secas no futuro.