Mapas desenvolvidos com inteligência artificial confirmam baixos níveis de fósforo em solo amazônico
Distribuição espacial da concentração total de fósforo em solos amazônicos. Crédito:imagem adaptada de Darela-Filho et al., 2024 À medida que os impactos das mudanças climáticas afetam cada vez mais o dia a dia dos residentes em vários países, incluindo o Brasil, a resiliência das florestas, especialmente as tropicais como a Amazônia, tornou-se um tema frequente de pesquisa. Além de estudar vários factores que influenciam a forma como a vegetação reage ao aquecimento global, os cientistas procuram melhorar os modelos de vegetação – ferramentas que desempenham um papel crucial na compreensão e gestão dos ecossistemas, contribuindo para a conservação da biodiversidade e para o desenvolvimento sustentável.
E é exatamente essa combinação que é descrita em pesquisa publicada na revista Earth System Science Data por um grupo associado a instituições brasileiras. O trabalho resultou em uma série de mapas que descrevem com maior precisão a quantidade das diferentes formas químicas do fósforo no solo da Amazônia. “Construídos” com uma nova metodologia baseada em inteligência artificial, os mapas confirmam que a região possui baixíssima concentração do mineral.
O impacto disto é que a falta de fósforo afeta o ciclo de crescimento das espécies e pode, por exemplo, impedir que as árvores reajam ao aumento do dióxido de carbono associado às alterações climáticas.
“Quando trabalhávamos em modelos de vegetação para entender o comportamento climático na Amazônia, percebemos que havia informações específicas sobre as quantidades de fósforo no solo. Normalmente, nos métodos anteriores, esses mapas usavam apenas tipos [classes] de solo como preditores de Vimos que seria necessário incluir outros atributos ambientais, por isso desenvolvemos uma nova técnica estatística baseada em aprendizado de máquina a partir de dados existentes", explica João Paulo Darela Filho, atualmente pesquisador de pós-doutorado na Universidade Técnica de Munique. (Alemanha).
Darela Filho começou a trabalhar no projeto durante o doutorado, encerrado em 2021.
Na época, seu foco era incorporar ao modelo Caetê dados de ciclos de nutrientes como nitrogênio e fósforo, importantes para a compreensão do comportamento do crescimento das árvores. Caetê, que significa “floresta virgem” na língua tupi-guarani, é um algoritmo capaz de projetar o futuro da vegetação amazônica apresentando cenários de transformação florestal.
Primeiro do gênero exclusivamente brasileiro, seu nome vem da sigla CArbon e modelo de Avaliação de Traços Funcionais de Ecossistemas.
O Caetê foi desenvolvido por uma equipe do Laboratório de Ciências do Sistema Terrestre da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), coordenada pelo professor David Montenegro Lapola, que também é autor do artigo com Darela Filho.
“Os mapas produzidos sob a liderança de João Darela são um passo indispensável para avançarmos na compreensão de como as florestas tropicais, geralmente limitadas em fósforo, reagirão às mudanças climáticas e a outros distúrbios humanos”, disse Lapola à Agência FAPESP.
Os pesquisadores usaram dados de 108 sítios da Amazônia. Eles usaram uma abordagem baseada em modelos aleatórios de regressão florestal que foram treinados e testados para prever diferentes formas de fósforo – total, disponível, orgânico, inorgânico e ocluído (quando está ligado a outras substâncias). Eles também usaram informações dos tipos de solo de referência e outras propriedades, como geolocalização, níveis de nitrogênio e carbono, elevação e declive do terreno, pH do solo, precipitação média anual e temperatura.
Os modelos de regressão florestal apresentaram níveis médios de acurácia superiores a 64%, dependendo da forma do fósforo. Para o mineral total, a acurácia atingiu 77,3%.
Os resultados da pesquisa mostraram que a concentração média de fósforo total encontrada no conjunto de dados analisado foi de 284,13 miligramas por quilograma de solo (mg kg
−1
). Essa quantidade é considerada baixa quando comparada à média global – 570 mg kg
−1
. Ao analisar os mapas, constatou-se que os locais mais ricos em fósforo estão localizados na fronteira entre os Andes e a Amazônia, em contraste com os solos mais antigos da planície amazônica, localizados na região leste.
Os cientistas acreditam que os novos mapas poderão ser úteis para parametrizar e avaliar modelos de ecossistemas terrestres, podendo até fornecer respostas sobre a relação entre solo e vegetação na região amazônica.
“O aprendizado de máquina, com uso de inteligência artificial, será cada vez mais aplicado na ciência, principalmente para projeções futuras. Nossos mapas poderão ser usados por outros pesquisadores para entender como a Amazônia responderá às mudanças climáticas”, acrescenta Darela Filho.
Um estudo internacional liderado por uma equipe que inclui Lapola e destaque na capa da edição de fevereiro da Nature mostraram que quase metade da Amazônia está caminhando para um ponto sem retorno até 2050, o que significa que a floresta provavelmente perderá sua resiliência a secas extremas e ao desmatamento.
Esse estudo estimou que entre 10% e 47% das áreas da região estarão expostas a perturbações e ameaças que poderão desencadear transições “inesperadas” nos ecossistemas e exacerbar as alterações climáticas regionais. O desmatamento acumulado, o aquecimento global, a quantidade de chuvas anuais no bioma, a intensidade da estação chuvosa e a duração da estação seca foram consideradas situações estressantes. O risco é a conversão do bioma em áreas de savana incapazes de cumprir o papel de sequestro de carbono.
