Os cientistas do sistema terrestre da UC Irvine, Hui Wang (à esquerda) e Allison Welch, coletam amostras de vegetação do Ártico na tundra tussock da encosta norte, no Alasca. Crédito:Alex Guenther/UCI As latitudes árticas e boreais estão aquecendo mais rapidamente do que qualquer outra região da Terra. Em três novos estudos, cientistas do sistema terrestre da Universidade da Califórnia, em Irvine, relatam como os ecossistemas nestas regiões estão a mudar.
Em um estudo publicado na Global Change Biology , uma equipe liderada pelo Ph.D. em ciências do sistema terrestre. o candidato Jinhyuk Kim, do laboratório de James Randerson, professor de ciências do sistema terrestre, revela como os incêndios florestais estão aumentando as taxas de fotossíntese no Canadá e no Alasca.
Eles descobriram que o aumento dos incêndios florestais está destruindo as florestas de abetos negros que crescem de forma relativamente lenta e contribuem para a camada orgânica dos solos subjacentes. Em muitas áreas, arbustos e árvores decíduas, como salgueiros e álamos, aparecem após um incêndio. Estas plantas têm um metabolismo muito mais elevado, o que significa que podem estabelecer-se mais rapidamente do que os abetos.
Em 2023, o Canadá assistiu à sua temporada de incêndios florestais mais devastadora, com mais de 46 milhões de acres queimados. O trabalho dos autores sugere que estes incêndios podem acelerar mudanças nas florestas do norte que já estão em curso devido às alterações climáticas.
“Estamos vendo níveis mais elevados de fotossíntese que persistem por décadas após o incêndio”, disse Kim. “Em vez de a floresta de coníferas perenes voltar imediatamente, em algumas regiões, vemos uma substituição a longo prazo destas florestas por espécies de crescimento mais rápido”.
Quanto mais fotossíntese houver, mais as plantas poderão remover dióxido de carbono da atmosfera. Uma suposição é que isto poderia criar um sumidouro para o dióxido de carbono e ajudar a moderar o aquecimento global.
“Mas como o carbono armazenado nas plantas e nos seus solos orgânicos foi queimado, mesmo o aumento da fotossíntese que observamos não se traduz necessariamente em mais armazenamento de carbono a longo prazo”, disse Kim. "As tendências crescentes de incêndios florestais têm implicações significativas para a composição das espécies florestais e a função do ecossistema, mas provavelmente afetam negativamente o sumidouro de carbono terrestre. É por isso que é importante estudar como a mudança da paisagem causada pelos incêndios florestais e pelo aquecimento influencia diferentes aspectos do ciclo de carbono terrestre."
Para medir a taxa de variação da fotossíntese nas plantas boreais, Kim e sua equipe usaram dados dos satélites Orbiting Carbon Observatory 2, que rastreiam a fluorescência das plantas para usar como proxy da fotossíntese.
“É uma medição mais recente que conseguimos observar globalmente”, disse Kim, que explicou que o uso de medições de fluorescência é uma nova abordagem para medir a fotossíntese. "Também temos esta longa série temporal de cobertura do solo do Landsat, e podemos observar como os incêndios estão mudando a cobertura vegetal do solo e depois vinculá-la às mudanças no sinal de fluorescência induzida pela energia solar. Descobrimos que os incêndios florestais estão mudando a cobertura do solo, o que, por sua vez, pode aumentar a sazonalidade dos fluxos de carbono em grandes escalas espaciais."
Kim acrescentou que é um sinal de ecossistemas instáveis nos quais os tipos de plantas da região estão mudando rapidamente.
Em outro estudo de uma equipe liderada pelo Ph.D. em ciências do sistema terrestre. candidata Allison Welch, os pesquisadores descrevem que tipo de plantas estão se expandindo no Ártico e na tundra alpina.
“Com o aumento das temperaturas e a atividade dos incêndios florestais, estamos vendo um aumento no crescimento de arbustos decíduos maiores”, disse Welch, cuja equipe estudou cinco locais diferentes de tundra alpina para a pesquisa, que aparece em Arctic, Antarctic, and Alpine Research<. /eu> .
“Descobrimos um aumento no crescimento de arbustos de uma espécie específica chamada amieiro”, disse Welch, que trabalha no laboratório de Claudia Czimczik, professora de ciências do sistema terrestre. “E apenas aumentou a produtividade da vegetação em geral nesses locais”.
A equipe de Welch também relatou uma diminuição na espessura da camada orgânica – a camada superior do solo caracterizada por alto teor de carbono orgânico – em seus locais de tundra. Camadas orgânicas mais rasas, explicou Welch, significam que há menos isolamento para o permafrost subjacente do Ártico. O permafrost carrega vastas reservas de matéria orgânica congelada, que, se descongelada, pode se decompor e liberar gases que aquecem o planeta, como o dióxido de carbono, na atmosfera. “Se você tiver uma camada orgânica saudável, provavelmente promoverá a estabilidade do permafrost”, disse Welch.
No terceiro estudo, publicado em Geophysical Research Letters , uma equipe liderada pelo Ph.D. o candidato Hui Wang, que trabalha no Departamento de Ciência do Sistema Terrestre com o Prof. Alex Guenther, obteve medições de campo e depois executou simulações de computador para descrever como, à medida que os ecossistemas do Ártico experimentam um clima mais quente, as emissões da molécula isopreno estão aumentando a taxas que são muito superior ao previsto.
“Esta mudança mudará indiretamente o clima”, disse Wang. Isso porque o isopreno afeta a formação de ozônio, aerossóis e níveis de metano no ar. Os aerossóis afetam a formação de nuvens, que podem, por sua vez, influenciar o clima local. E as plantas, explicou Wang, liberam mais isopreno quando o clima está mais quente.
As mudanças relatadas nos estudos apontam para ecossistemas boreais do Ártico que estão mudando rapidamente em resposta aos incêndios florestais e ao aquecimento.
“Estes três estudos são exemplos de como o Ártico está a mudar mais rapidamente do que se esperava anteriormente”, disse Czimczik, coautor do artigo de Welch. “O aumento da atividade dos incêndios florestais, através do seu efeito na composição da vegetação, tem o potencial de acelerar o degelo do permafrost para além das taxas que esperávamos com as mudanças climáticas”.
"Podemos ver que o ambiente é instável e que existem interações complexas não apenas das comunidades de plantas em mudança, mas também das respostas dessas plantas às rápidas mudanças climáticas. Estas têm consequências para o ambiente e para o sistema terrestre em geral, por isso é algo importante que precisamos entender melhor", disse Kim.
