Quase 100 anos atrás, havia um estranho, aquisição em câmera lenta das Grandes Planícies. Durante o Dust Bowl da década de 1930, quando uma onda de calor e uma seca históricas varreram o meio dos Estados Unidos, houve uma mudança dramática nos tipos de plantas que ocupam a região.

As gramíneas mais comuns no norte mais frio começaram a assumir o controle dos estados de planícies do sul, excepcionalmente quentes e secos, que geralmente eram ocupados por outras gramíneas nativas.

No momento, claro, essa mudança na cobertura das plantas não foi a principal preocupação durante um desastre que deslocou cerca de 2,5 milhões de pessoas e causou pelo menos US $ 1,9 bilhão somente em perdas agrícolas. E, na verdade, não parecia tão estranho - até que os cientistas começaram a aprender mais sobre esses tipos de plantas.

"O que aconteceu só se tornou um mistério muito mais tarde, com base em nossa compreensão subsequente das características das espécies que se substituíram, "disse Alan Knapp, um distinto professor da Universidade no Departamento de Biologia da Colorado State University no College of Natural Sciences e o ecologista sênior do Programa de Graduação em Ecologia da CSU.

Durante a década de 1960, pesquisadores descobriram que havia uma diferença ecológica distinta entre esses dois tipos de gramíneas de clima mais quente e mais frio (um grupo, conhecido como "C4", usa a fotossíntese para produzir um composto com quatro átomos de carbono, em comparação com o outro, conhecido como "C3, (cujo primeiro composto de fotossíntese é composto de apenas três átomos de carbono). As gramíneas C4 crescem melhor em temperaturas quentes e são mais eficientes no uso de água. As gramíneas C3 tendem a ser mais abundantes em climas mais frios e úmidos.

O que levantou a questão:Por que, durante uma seca infame e onda de calor, as gramíneas C3 invadiriam repentinamente cerca de 135, 000 milhas quadradas do centro-sul dos EUA. Assim nasceu o "paradoxo Dust Bowl".

Não se trata apenas de uma questão de curiosidade histórica. À medida que a mudança climática acelera, pastagens, que cobrem cerca de 30% a 40% da superfície terrestre do globo, já estão vendo o aumento das temperaturas e variações extremas nas chuvas e espera-se que passem por secas ainda mais extremas. E, Knapp observou, "eles são uma parte vital das economias locais onde quer que ocorram." Então, entender o que precipitou a mudança repentina do Dust Bowl nas espécies de grama - e seus efeitos indiretos - é uma questão cada vez mais premente.

"Como essas secas extremas estão previstas para serem mais comuns no futuro com as mudanças climáticas, é importante entender por que essas pastagens responderam da maneira que fizeram, que era exatamente o oposto do que se poderia prever com base em suas características, "Knapp disse.

Agora, Knapp e seus colegas encontraram uma resposta para essa pergunta. Em um novo jornal, publicado esta semana em Proceedings of the National Academy of Sciences , eles descrevem um experimento de seca artificial de quatro anos realizado nas pastagens de Kansas e Wyoming que oferece uma solução para o mistério do paradoxo Dust Bowl.

"Este estudo desvenda um quebra-cabeça sobre por que as gramas C3 podem superar as gramas C4 no calor, condições secas, "disse o co-autor Yiqi Luo do Centro de Ciência e Sociedade de Ecossistemas da Northern Arizona University." À medida que o clima global muda e os padrões de precipitação mudam, esta nova lente é uma ferramenta importante para prever a dinâmica futura da vegetação e armazenamento de carbono. "

Isso nos leva de volta ao mistério. Por que esses amorosos legais, gramíneas C3 menos eficientes em termos de água passaram a dominar o centro dos EUA durante uma onda de calor e seca históricas? Knapp e seus colegas descobriram que isso tinha menos a ver com a quantidade de precipitação e muito mais a ver com quando essa precipitação cai.

Durante um ano de crescimento normal nas planícies do sul dos EUA, a maior parte da umidade cai no verão, durante a estação de crescimento. Mas nas pastagens do norte, os padrões de precipitação são mais uniformes ao longo do ano. Acontece que isso também acontece durante a seca extrema - a precipitação está muito menos ligada aos meses quentes, ocorrendo de maneira mais uniforme ao longo do ano.

Então, com a precipitação caindo em padrões mais parecidos com as planícies do norte durante uma seca no sul, As gramíneas C3 encontraram os limites de sua dinâmica de precipitação preferida estendendo-se para o sul. E eles proliferaram.

Os pesquisadores também descobriram que a invasão de plantas C3 tem uma espécie de poder de auto-abastecimento. Porque eles começam a crescer no início do ano, "eles podem usar preventivamente a água do solo antes que as plantas C4 se tornem ativas, reduzindo ainda mais o crescimento de espécies C4, "Knapp disse.

Esses resultados não são simplesmente uma questão de contagem e rastreamento de espécies. Os diferentes tipos de gramíneas também têm características diferentes que podem levar a mudanças no ecossistema geral, clima, e uso da terra.

Por exemplo, As gramas C3 tendem a ficar verdes em média um mês inteiro antes das gramas C4, mas morrem mais cedo, mudando a troca de carbono solo-ar da região. Sendo menos eficiente com água, As gramíneas C3 sugam mais umidade do solo, que tem um efeito de combinação, particularmente durante os anos em que a água já é escassa.

A época do ano em que eles crescem também importa.

"Todas as plantas, quando em crescimento ativo e verde, evaporar quantidades substanciais de água de suas folhas, "Knapp explicou." Isso tem um efeito de resfriamento local. Como as gramíneas C3 crescem quando está frio (na primavera), mas não no meio do verão, o efeito de resfriamento é perdido quando é mais necessário - durante os meses quentes de verão. Isso significa que a mudança dos padrões de crescimento de C4 para C3 pode resultar em verões mais quentes. "

A equipe planeja continuar estudando os impactos dessas mudanças sazonais - e se recuperando delas.

"Após a seca de uma década em Dust Bowl, resquícios do impacto da seca nas comunidades de plantas foram evidentes por 20 anos, "Knapp disse. Portanto, o grupo agora está monitorando quanto tempo levará para seus lotes experimentais se recuperarem após o experimento de quatro anos.

"Como um sistema globalmente extenso, as pastagens desempenham um grande papel no ciclo global do carbono e nas interações entre a vegetação e a atmosfera, "Knapp disse, É por isso que a compreensão de tais eventos históricos em grande escala será fundamental na preparação para as mudanças climáticas do futuro.

O papel, "Resolvendo o paradoxo do Dust Bowl das respostas das pastagens à seca extrema, "apareceu em 24 de agosto em PNAS , junto com um artigo de outro membro do corpo docente do Departamento de Biologia, Professora Digna da Universidade Diana Wall, que foi coautor de um artigo intitulado, "A diversidade genética dos invertebrados do solo corrobora as estimativas de tempo para colapsos anteriores da camada de gelo da Antártica Ocidental."