Este Verão, O Alasca experimentou altas temperaturas recordes e incêndios florestais devastadores. Se esses eventos se tornarem mais frequentes, como isso pode impactar nossas florestas mais ao norte? Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) projetou que a combinação da mudança climática e o aumento dos incêndios florestais farão com que as icônicas árvores coníferas perenes do Alasca sejam expulsas em favor das árvores caducifólias de folha larga. que perdem as folhas sazonalmente.

Usando um modelo de ecossistema bem testado chamado ecosys, eles previram que até o ano 2100 a dominância relativa de árvores coníferas perenes (abeto vermelho) diminuirá em 25% e as plantas herbáceas não lenhosas, como musgo e líquen, diminuirão em 66%, enquanto as árvores caducifólias de folha larga (aspen) se tornarão dominantes, quase dobrando em prevalência. Com quedas tão grandes, essa mudança na vegetação provavelmente terá reverberações para todo o ecossistema e clima.

"A expansão das florestas caducifólias em um clima mais quente pode resultar em vários feedbacks ecológicos e climáticos que afetam o ciclo do carbono dos ecossistemas do norte, "disse Zelalem Mekonnen, um pós-doutorado do Berkeley Lab que foi o primeiro autor do estudo.

O papel, "Expansão de florestas decíduas de alta latitude impulsionada por interações entre aquecimento climático e incêndios, "foi publicado hoje em Plantas Naturais . O estudo foi financiado como parte do Office of Science do DOE através do Next-Generation Ecosystem Experiment - Arctic project e incluiu co-autores da UC Irvine, a Universidade de Alberta, e Centro de Pesquisa Woods Hole. O NGEE-Arctic busca obter uma compreensão preditiva do feedback do ecossistema ártico terrestre para o clima e é uma colaboração entre cientistas do Oak Ridge National Laboratory, Berkeley Lab, Laboratório Nacional de Los Alamos, Laboratório Nacional de Brookhaven, e a University of Alaska Fairbanks.

“Prevemos que o sistema florestal continuará a ser um sumidouro líquido de carbono, o que significa que vai absorver mais carbono do que emite, "disse o co-autor William J. Riley, um cientista sênior na Área de Ciências Ambientais e da Terra do Berkeley Lab. "Mas será mais ou menos um sumidouro? Nosso próximo estudo quantificará os orçamentos de carbono e energia de superfície. Este estudo se concentrou mais em como os tipos de vegetação devem mudar."

Mudanças no tipo de cobertura florestal afetarão muitos processos importantes do ecossistema. Por exemplo, um aumento nas árvores caducas de folha larga, que perdem suas folhas todo ano, ao contrário das sempre-vivas, pode resultar em decomposição microbiana mais rápida e aumento da transpiração (a perda de umidade pelas folhas); ambos os processos introduzem feedbacks amplificadores para o aquecimento do clima. Por outro lado, a maior refletância da superfície pode ter um efeito de resfriamento quando mais neve é ​​exposta por causa de menos árvores perenes; O que mais, árvores decíduas são menos inflamáveis ​​do que árvores perenes. Os pesquisadores previram efeitos modestos nos orçamentos líquidos de carbono e analisarão isso em trabalhos futuros.

Riley acrescentou que o estudo incluiu muitas etapas para confirmar que os resultados do ecosys eram válidos. "Avaliamos o desempenho do modelo em relação a muitas observações atuais de cobertura florestal e medições de ciclo de carbono, e contra mudanças de longo prazo sob a variação natural do clima, " ele disse.

Combinação de fogo e aquecimento climático pode alterar florestas em 40 anos

A mudança climática está atingindo as latitudes ao norte de maneira especialmente forte devido ao fenômeno da amplificação do Ártico, um feedback positivo que faz com que as temperaturas subam mais rápido do que a média global. Embora as temperaturas globais médias sejam projetadas para aumentar cerca de 4 graus Celsius até 2100 em um cenário de "negócios como de costume", alguns estudos recentes estão prevendo aumentos muito maiores para o Ártico.

Até que ponto os incêndios vão aumentar é ainda mais incerto. Então, os pesquisadores modelaram quatro cenários, de um aumento zero na área de queima até um aumento de 150% em 2100. Os cenários foram tirados de estudos publicados que levaram em consideração fatores como temperaturas mais altas e aumentos nos raios.

O que se sabe sobre os incêndios são os impactos que eles causam no ecossistema florestal. "Os incêndios aprofundam a camada ativa, que é a zona de solo que permanece descongelada, "disse Riley." Isso leva a um aumento nos nutrientes do solo disponíveis para as plantas. Os aumentos nos nutrientes do solo favorecem as plantas decíduas, que é uma das razões pelas quais prevemos que eles se sairão tão bem sob um clima quente. A maior cobertura de árvores decíduas ocorreu em climas anteriores; estudos paleoecológicos dos últimos 10, 000 anos sugerem que as florestas do Alasca sofreram mudanças semelhantes nas espécies de árvores dominantes. "

Outro fator que favorece as árvores caducas de folha larga em relação às coníferas perenes é que suas folhas se decompõem mais rapidamente, levando a uma rotação de carbono mais rápida, que determina os nutrientes disponíveis no ecossistema. "À medida que você obtém uma rotatividade mais rápida, você obtém mais plantas decíduas, "Riley disse." É um mecanismo de auto-reforço. "

Embora estudos anteriores tenham examinado como as mudanças climáticas afetarão as florestas boreais, Riley disse que este foi o primeiro a considerar as complexas interações entre as plantas, solo, e nutrientes - acima e abaixo do solo - e como eles evoluem com o tempo. "Este estudo é uma explicação mais detalhada e mecanicista desses processos, " ele disse.

Outros fatores que favorecem as árvores decíduas de folha larga em um futuro clima mais quente são sua maior capacidade de regeneração de mudas pós-fogo e sua capacidade de crescer rápido e, assim, competir por luz. “As plantas têm diferentes estratégias para sobreviver em diferentes condições ambientais, "Disse Mekonnen.

O estudo descobriu que tanto a mudança climática quanto o aumento do fogo eram necessários para produzir a predominância de árvores caducifólias de folha larga. Em todos os cenários de incêndio testados onde os incêndios aumentaram, essa mudança foi projetada para ocorrer por volta do ano 2058. Se o aquecimento ocorreu sem aumento do fogo ou vice-versa, o modelo descobriu que as coníferas perenes permaneceram o tipo de árvore dominante do Alasca durante o século XXI.

Outro componente florestal que será afetado é a fauna. "As árvores caducifólias de folha larga têm uma grande copa que cobre a vegetação subjacente, potencialmente diminuindo a cobertura de plantas herbáceas. Essas plantas, especialmente musgo, são forragens muito importantes para a vida selvagem, "Disse Mekonnen.

O que mais, a técnica de modelagem pode ser usada para estudar como as mudanças climáticas e o fogo afetarão outras áreas geográficas. "Nossa abordagem de modelagem é aplicável a outras regiões do norte porque os mecanismos fundamentais que controlam essa dinâmica são semelhantes em todos os lugares, "Disse Mekonnen.