Um bosque de álamos. Crédito:Martin Venturas / Universidade de Utah
Em um mundo de níveis crescentes de dióxido de carbono atmosférico, as plantas deveriam estar felizes, direito? Experimentos mostraram que, sim, o aumento do dióxido de carbono permite que as plantas fotossintetizem mais e usem menos água.
Mas o outro lado da moeda é que as temperaturas mais altas levam as plantas a usar mais água e fotossintetizar menos. Então, qual força, CO 2 fertilização ou estresse por calor, vence este cabo de guerra climático?
A resposta, Pesquisadores da Universidade de Utah escrevem em um novo estudo em Proceedings of the National Academy of Sciences , é que depende se as florestas e árvores são capazes de se adaptar ao seu novo ambiente. O estudo, eles dizem, incorpora aspectos da fisiologia de uma árvore para explorar como as árvores e florestas respondem a um clima em mudança.
"É pegar a fisiologia de células individuais e ampliá-la em um computador para fazer projeções de florestas no valor de um continente, "diz o co-autor do estudo William Anderegg.
Reduzindo a perda de água
Para preparar o terreno para este cabo de guerra, é importante entender como as árvores e plantas usam a água.
Em uma árvore, a água é puxada das raízes até o xilema, o sistema vascular da árvore. A água se move para as folhas, onde acontece a fotossíntese. Na parte inferior das folhas, pequenos poros chamados estômatos abertos para admitir CO 2 para fotossíntese. O vapor de água pode escapar pelos estômatos, no entanto, portanto, o fechamento dos estômatos é necessário para evitar a perda de água durante os períodos secos ou quentes.
Durante uma seca intensa, as árvores precisam trabalhar mais para puxar a água para dentro da árvore e através do xilema. Se o solo estiver seco o suficiente, a tensão na água faz com que uma bolha de ar se forme no xilema, reduzindo efetivamente o transporte de água e ferindo ou matando a árvore. É semelhante a um ataque cardíaco.
Um modelo fisiológico
John Sperry, da Escola de Ciências Biológicas dos EUA, passou décadas estudando a fisiologia do uso da água nas árvores, e nos últimos anos juntou-se a Anderegg e o pesquisador de pós-doutorado Martin Venturas, junto com outros colegas. Juntos, eles desenvolveram um modelo de como as características fisiológicas das árvores, principalmente a regulação da abertura estomática, influencia a fotossíntese e a perda de água em resposta a um ambiente em mudança, incluindo a seca.
Este modelo, Sperry diz, agora possibilitou uma nova maneira de prever o resultado do cabo de guerra climático, quantificar os efeitos concorrentes do CO 2 fertilização e estresse por calor para encontrar o ponto de equilíbrio.
Mas também possibilitou outro avanço no entendimento:Anderegg diz que o modelo permite simular a capacidade das árvores de se aclimatarem ao calor e à seca - ambos em escalas de tempo curtas, fechando ou abrindo estômatos, ou em escalas de tempo longas, pelo crescimento extra da árvore ou morte da floresta. "Estamos assumindo que as plantas estão adaptadas para serem um pouco inteligentes na resposta ao clima e ao meio ambiente, "Anderegg diz.
Alguma aclimatação foi observada em experimentos anteriores, onde as árvores foram banhadas em CO 2 -ar enriquecido, Venturas acrescenta, e também é visto em florestas que são semelhantes entre si, mas estão localizadas em climas ligeiramente diferentes.
"Nossos modelos atuais não fazem fisiologia ou aclimatação, "Anderegg diz." Eles têm uma importância absolutamente enorme para o futuro das florestas. Descobrimos maneiras de incorporá-los. "
É tudo uma questão de proporção
Os resultados do modelo, Sperry diz, sugerem que o vencedor do cabo de guerra não depende da quantidade absoluta de CO 2 aumento ou aquecimento - apenas a proporção entre os dois.
"Portanto, você pode ter a mesma floresta movendo-se através de grandes gradientes na mudança climática se essa proporção estiver no ponto neutro, "Sperry diz." Mas qualquer coisa que empurre essa proporção para o lado do aquecimento terá potencial para um impacto negativo sério. "
Se as florestas não são capazes de se aclimatar, os pesquisadores escrevem, então a proporção deve estar acima de 89 partes por milhão de CO 2 por grau C de aquecimento para evitar estresse significativo e morte de árvores. Apenas 55% das previsões climáticas mostram a ocorrência desse cenário. Mas se as florestas são capazes de se aclimatar, então eles podem tolerar uma proporção mais baixa:67 partes por milhão de CO 2 por grau de aquecimento, que ocorre em 71% das previsões.
Outros fatores de inclinação
Mas mesmo com aclimatação, outros fatores podem inclinar a balança para uma catástrofe florestal. O modelo não leva em consideração incêndios florestais ou infestação de insetos, Venturas diz, apenas a fisiologia das árvores - embora as florestas estressadas sejam mais suscetíveis a incêndios e insetos.
"É melhorar uma peça do quebra-cabeça, mas ainda precisamos aprender muito sobre as outras peças e como elas são integradas, " ele diz.
Os pesquisadores também escreveram que anos excepcionalmente secos também podem inclinar a balança. "Nesses casos, se cairmos abaixo de um limite de umidade do solo, poderíamos ter toda a floresta morrendo, "Venturas diz. A mortalidade pode acontecer relativamente de repente." Você vê isso em seu vaso de flores em casa, se você esquecer de regar, "Sperry diz." Vai parecer bom até certo ponto, mas então você atinge o limite de umidade e em questão de dias a planta pode morrer. Se não chover nesse período, o sistema entra em um ciclo em que o solo seca muito rápido e leva as árvores a uma falha vascular. "
Sperry acrescenta que o estudo prevê uma corda bamba precária de condições climáticas para as futuras florestas navegarem. "O estudo não dá luz verde ao status quo."
