p Ao largo da costa leste da Virgínia, há uma cadeia de ilhas-barreira desabitadas que ajudam a proteger a costa continental das tempestades que, graças às mudanças climáticas, estão aumentando tanto em frequência quanto em intensidade. p Contudo, essas 23 ilhas que se estendem da Ilha de Assateague, na fronteira de Maryland, até a Ilha dos Pescadores, perto do Túnel da Ponte da Baía de Chesapeake, estão ameaçadas pelas mudanças climáticas e aumento do nível do mar.

p À medida que a temperatura média sobe ligeiramente, uma espécie de arbusto - Morella cerifera (murta de cera) - proliferou em um grau impressionante em muitas das ilhas. No passado, o arbusto morreria em invernos extremos. Agora cresce o ano todo, empurrando a grama que constrói dunas de areia essenciais para proteger as ilhas.

p "Este arbusto sempre esteve aqui, é uma espécie nativa. Mas acabou de assumir, "disse Julie Zinnert, Ph.D., professor assistente do Departamento de Biologia da Faculdade de Ciências Humanas, em uma recente visita à Ilha Hog. "Se você olhar por aqui, tudo isso é arbusto. É uma parede de arbustos, apenas matagais gigantescos. E isso por causa da mudança climática. "

p A explosão de Morella na Ilha de Cobb levou a tanta erosão que um nevoeiro na primavera rompeu a ilha, essencialmente dividindo-o em dois.

p Imagens de satélite de 1984 a 2016 mostram que 10 das ilhas - Cedar, Cobb, Pescador, Porco, Metompkin, Murta, Parramore, Ship Shoal, Smith e Wreck - encolheram 27 por cento. Durante esse período, a cobertura de arbustos se expandiu para cerca de 40 por cento da paisagem.

p Na Ilha Parramore, uma área antes repleta de árvores agora é uma floresta fantasma.

p “Você pode ver literalmente árvores que morreram na praia. Parcelas que costumavam ser de floresta marítima, agora você pode olhar e eles estão no oceano. Você pode literalmente ver a erosão, "disse Natasha Woods, Ph.D. pesquisador de pós-doutorado na VCU. “Pessoas que não acreditam que as mudanças climáticas estão acontecendo, essas ilhas são um ótimo exemplo que você pode mostrar para provar o contrário. "

p Compreendendo a ecologia

p Com as ilhas-barreira da Virgínia ameaçadas pelas mudanças climáticas e aumento do nível do mar, o Coastal Plant Ecology Lab da Virginia Commonwealth University está conduzindo uma série de experimentos que visam explorar os processos ecológicos e geomórficos que afetam sua resiliência.

p "Nosso objetivo geral é compreender as interações entre a ecologia de plantas e os processos físicos em resposta a um clima em mudança, "disse Zinnert, o principal investigador do laboratório. "É importante porque há muito se pensa que os processos físicos estruturam as comunidades da vegetação. Mas estamos mostrando que não é um processo unilateral, mas uma interação - a ecologia do sistema é importante e deve ser considerada se quisermos compreender verdadeiramente e fazer previsões para o futuro. "

p O laboratório é um dos vários que fazem parte do projeto de pesquisa ecológica de longo prazo da Virginia Coast Reserve, que é financiado pela National Science Foundation e que se concentra na pesquisa do "mosaico de transições e sistemas de estado estacionário que compreendem a ilha barreira / lagoa / paisagem continental da costa oriental da Virgínia."

p A bolsa é administrada pelo Departamento de Ciências Ambientais da Universidade da Virgínia, e inclui pesquisadores da Boston University, Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, George Washington University, Virginia Tech, o Instituto de Ciências Marinhas da Virgínia, the Nature Conservancy e VCU.

p Um modelo para prever o futuro

p Um dos objetivos da pesquisa da equipe da VCU é desenvolver um modelo matemático que avalie as mudanças nas ilhas barreira em curtos períodos com base em diferentes condições ambientais, a fim de prever o estado das ilhas em um futuro distante.

p O modelo, que está sendo desenvolvido em colaboração com David M. Chan, Ph.D., professor associado do Departamento de Matemática e Matemática Aplicada, expande um modelo celular existente de duna, praia e desenvolvimento da vegetação para incluir mais da dinâmica da ilha, como múltiplas interações de espécies de vegetação, efeitos de salinidade, aumento do nível do mar e outros fatores.

p "Os modelos são ferramentas importantes para os cientistas, pois muitos experimentos são impossíveis de realizar, "Disse Chan." Neste caso, gostaríamos de prever o futuro das ilhas barreira, que planejamos fazer com base em simulações desses modelos abstratos. Como as interações entre a paisagem e as comunidades ecológicas são muito complicadas, pode ser possível afetar mudanças de longo prazo por meio de uma melhor compreensão dessas interações em toda a ilha. "

p O modelo será útil para comunidades costeiras em todo o mundo, muitos dos quais estão lutando com questões difíceis relacionadas a como se adaptar ao aumento do nível do mar e às mudanças climáticas.

p "Isso trará consciência e educação ao público sobre o valor da vegetação costeira e como os processos naturais estruturam as comunidades costeiras e como eles irão mudar com o aumento do nível do mar e tempestades, "Zinnert disse." Eu comparo isso à nossa consciência agora sobre pântanos e pântanos e a proteção que eles oferecem após o furacão Katrina.

p Por exemplo, ela disse, o modelo pode fornecer uma ajuda valiosa às comunidades, prevendo coisas como enchentes e como elas podem ser diferentes de acordo com o tipo de vegetação presente.

p "A ideia básica é que este modelo pode ser aplicado em qualquer lugar, ao longo de qualquer litoral, "Zinnert disse." [Com os modelos anteriores], tem havido menos ênfase na ecologia do sistema. Mas nossa pesquisa está mostrando que a ecologia é realmente importante para a nossa compreensão. "

p Em última análise, Zinnert disse, a pesquisa da equipe está alimentando a pergunta:Podemos prever como o litoral vai mudar?

p "Primeiro, vamos começar com as ilhas barreira, mas acho que também pode chegar a uma linha costeira natural, "disse ela." Podemos fazer previsões sobre como serão [as ilhas e litorais] em 20 anos, 50 anos, 100 anos devido ao aquecimento do clima, dada atividade perturbadora, dado o aumento do nível do mar? "

p 67 por cento de uma ilha desapareceu

p Ao longo do verão, os pesquisadores da VCU têm feito um passeio de barco de 30 minutos da costa leste às ilhas barreira para conduzir experimentos. Em uma viagem recente, a equipe - que incluía dois alunos de mestrado e um estudante de graduação em estudos ambientais - visitou Hog Island para coletar amostras de água, verificar o status dos experimentos envolvendo o crescimento de gramíneas construtoras de dunas, e mais.

p Spencer Bissett, Ph.D., um instrutor de biologia VCU, usou um augur de solo para cavar buracos até o lençol freático e, em seguida, bombeou amostras.

p "Vamos levá-los de volta ao laboratório e depois eles serão testados quanto ao teor de carbono, "disse ele." Estamos tentando descobrir de onde o carbono fixo que entra no sistema através das plantas, para onde está indo? Ele está ficando sequestrado no solo e depois vai sair em um grande arroto quando a ilha virar? Está apenas sendo respirado novamente por micróbios e devolvido à atmosfera? Em seguida, ele flui para as águas subterrâneas e se dirige para o oceano? Ficar no lençol freático? "

p Próximo, outro experimento foi testar o crescimento de gramíneas em várias profundidades para ver se há um ponto em que elas são essenciais para o crescimento do arbusto que está se espalhando pela ilha.

p "Em nosso sistema, sabemos que, eventualmente, o arbusto assume, mas para capturar isso com precisão e ser capaz de modelá-lo, precisamos saber:quando é que ele assume exatamente? ", disse Zinnert." E as gramíneas são realmente essenciais para o crescimento desse arbusto? Achamos que são porque vemos isso, mas [este experimento] está realmente testando para saber disso. "

p Esse experimento, ela disse, é essencial para compreender os complexos processos ecológicos envolvidos na mudança da ilha de um sistema dominado por gramíneas para arbustos.

p "Uma das coisas com que contribuímos até agora é que mostramos que não é uma progressão linear. É uma mudança abrupta que ocorre e é irreversível, - disse Zinnert. - Temos alguns terrenos onde cortamos os arbustos. Nós olhamos o que volta depois que removemos os arbustos e não é o mesmo sistema. Portanto, é uma mudança irreversível no sistema. E isso é algo que está sendo notado em todo o mundo, particularmente com arbustos, mas com outras espécies também. "

p Em nenhum lugar essa mudança irreversível é mais aparente do que na Ilha de Cobb, ela disse.

p "Cobb teve essa expansão de arbustos e então você apenas vê-a erodindo com o tempo, "disse ela." Quando você olha para a massa de terra da Ilha Cobb de 1984 a 2016, algo como 67 por cento dele simplesmente sumiu. É incrível. E atribuímos isso à expansão do arbusto. "