A vegetação desempenha um papel vital na regulação da percentagem de precipitação que atinge o solo para nutrir os sistemas radiculares das plantas, tanto na copa como na vegetação rasteira, o que consequentemente apoia a sobrevivência de todo o ecossistema florestal. A água chega ao solo através de múltiplos mecanismos, incluindo throughfall (água que cai diretamente através da copa) ou stemflow (água que flui pelos caules e troncos), enquanto parte é interceptada pelas folhas da copa e não atinge o nível do solo.



Nova pesquisa, publicada em Water Resources Research , concentrou-se em pontos de escoamento, locais onde a água que flui sob os galhos se destaca. Estes se distinguem das grandes gotas que caem das folhas, conhecidas como pontos de gotejamento.

Um ponto de fluidez é formado quando as gotas de chuva, inicialmente interceptadas pelas folhas ou pela metade superior do galho, fluem para a parte inferior dos galhos, coalescem com outras gotas para formar um riacho, mas caem antes de se tornarem parte do fluxo do caule.

O desprendimento do riacho pode ocorrer onde vários ramos convergem ou onde um único ramo muda de ângulo, levando a um ponto de fluidez. Estes são importantes porque aumentam consideravelmente a água recebida da copa para o solo da floresta em pontos fixos, apoiando assim uma melhor infiltração de água no solo.

O volume de água recebido nos pontos de escoamento é impactado por uma série de fatores, como a estrutura dos ramos, a área superficial das folhas (foliação) e o volume de chuvas. As gotas de água maiores que ocorrem nestes pontos têm mais energia cinética do que a chuva normal, o que significa que criam depressões mais pronunciadas no solo após o impacto, aumentando assim a eficiência da infiltração.

Investigando florestas de Banksia na Austrália Ocidental, Ashvanth Kunadi, Ph.D. pesquisador da Universidade da Austrália Ocidental e colegas combinaram dados de campo com experimentos de simulação de chuva para determinar o papel dos pontos de fluidez em florestas que recebem chuvas limitadas, semelhantes às de outras regiões do Mediterrâneo (verões quentes e secos e invernos amenos e úmidos). Na verdade, características deste estudo também foram observadas em figueiras, faias americanas e carvalhos.

Explicando que o interesse inicial no tópico surgiu enquanto estava sentado sob uma figueira durante uma chuva torrencial, Ashvanth percebeu que a água fluindo sob um galho estava "se separando continuamente em um determinado ponto e a poça abaixo desse ponto estava crescendo".

"Isso despertou meu interesse. Há uma escassez de água no sudoeste da Austrália Ocidental e dependemos muito das águas subterrâneas. Se as árvores, em vez de apenas impedirem a chuva, estivessem na verdade canalizando mais água para o solo abaixo delas, então nossa concepção de seu impacto mudaria fundamentalmente."

Detalhando ainda mais o significado desta pesquisa, Ashvanth continuou:"Eu diria que a quantidade e a distribuição espacial da chuva que cai do céu são fundamentalmente alteradas pela presença da copa das árvores. Não temos uma boa compreensão de 1) para onde irá um determinado volume de água e 2) por quê.

"Além dessa grande ambição, as áreas onde os fluxos de chuva estão concentrados (como em pontos de escoamento) 1) criam pontos críticos biológicos (a água é uma pré-condição para a vida), 2) demarcam locais de infiltração melhorada e mais profunda, e 3) podem representar um proporção significativa do fluxo geral de chuva que atinge o solo (portanto, se você ignorar o fluxo, você subestima a quantidade de água que seu sistema está recebendo e esse erro se propaga ainda mais na análise)."

A equipe colocou pluviômetros abaixo de 16 pontos de precipitação suspeitos das duas espécies codominantes de Banksia nas florestas:Banksia menziesii e Banksia attenuata, e mais seis em filiais onde as condições não foram atendidas para criar um ponto de fluidez (teste 'negativo'), acima de um período de dois anos. Além disso, cinco agências do Banksia menziesii (quatro com pontos de fluidez suspeitos e uma 'negativa') foram estudadas sob condições controladas numa configuração de simulação de precipitação.

Esta configuração de simulação de chuva revelou-se particularmente desafiadora para manter todas as variáveis, como revela Ashvanth:"Havia tantas coisas para acompanhar:o ângulo do ramo está estável, o ramo está balançando, há água suficiente no simulador de chuva, está a pressão constante, tirei fotos e vídeos de fenômenos interessantes, desfolhei as folhas corretamente?

“Além disso, os galhos não foram projetados para serem cortados do tronco, então, se estiver sol, é melhor que o galho esteja molhado ou esteja morto. Consequentemente, por volta das 8h às 22h, eu estaria apenas fazendo simulações de chuva … foi absolutamente insano, mas valeu a pena."

As folhas de Banksia têm uma grande área de superfície, alta rigidez e um ângulo que facilita a canalização da água para os caules, em vez de pingar das folhas. Eles descobriram que a coleta de chuva nos pontos de escoamento era 1,5 a 15 vezes maior que a precipitação e precipitação circundante, e geralmente era maior do que o fluxo do tronco.

A partir dos experimentos de simulação de chuva, os cientistas determinaram que um galho com alta cobertura foliar apresentava maior fluxo de água no ponto de fluidez. Este fluxo foi menos sensível a mudanças no ângulo de ramificação. Os fluxos de um ramo totalmente foliado pareciam insensíveis à mudança de ângulo, mas quando um terço das folhas foi removido, a partição de água entre o fluxo do caule e os pontos de escoamento foi significativamente afetada pelas mudanças no ângulo do ramo.

Embora nenhum ângulo de ramificação ideal conclusivo para o início do ponto de fluidez tenha sido encontrado neste experimento, Ashvanth revela que este é um trabalho contínuo para a equipe de pesquisa. "Um dos pontos de teste negativos, onde pensamos que as condições necessárias e não suficientes estavam presentes, teve uma mudança muito pequena no ângulo de ramificação (~ <5°). Mas isso foi suficiente para causar um ponto de fluidez. Porém, isso não significa qualquer A mudança de 5° causará um ponto de fluidez.

“Atualmente estamos trabalhando em outro artigo onde fazemos experimentos idealizados para responder exatamente a essa pergunta. Usamos um tubo de PVC para remover a heterogeneidade presente na superfície dos galhos que ocorrem naturalmente e depois fizemos água correr em sua superfície para ver o que acontece. também há muito desenvolvimento teórico interessante lá, então definitivamente fique atento a isso."

Medindo o teor de água do solo diretamente abaixo dos pontos de fluidez, a equipe de pesquisa descobriu que 20% a 30% do volume de chuva sazonal infiltrado a uma profundidade de 1 m aqui, em comparação com apenas 5% nas áreas de teste de controle longe dos pontos de fluidez. Isso torna os pontos de fluidez zonas importantes para recarga e armazenamento de águas subterrâneas no ecossistema florestal, embora no local de estudo tenha sido identificado um ponto de fluidez por ~30 m ² , correspondendo à distribuição das árvores de Banksia, sendo em média um ponto de fluidez por árvore.

Este local de estudo específico na Austrália Ocidental é importante porque cobre uma fonte significativa de água subterrânea que abastece a população de Perth. Portanto, a capacidade dos pontos de escoamento para potencialmente recarregar o abastecimento de água subterrânea neste local (e noutros através de outras árvores a nível mundial) é vital para apoiar a gestão dos recursos hídricos, tanto para as florestas como para a humanidade.

“Como espécie, estamos continuamente nos esforçando para compreender melhor a nós mesmos e ao mundo natural que nos rodeia”, conclui Ashvanth.

"Conceituamos nossa compreensão do mundo como sistemas, e esses sistemas são simplificações necessárias do mundo infinitamente complexo. Um desses sistemas é o ciclo da água, e acreditamos que a interceptação seja potencialmente a parte menos compreendida do ciclo da água. Se pudermos prever e compreender o comportamento do ponto de fluidez, podemos chegar mais perto de descobrir o fluxo de água nas árvores para que tenhamos uma melhor concepção do sistema de interceptação e, em última análise, do ciclo da água da Terra."

Mais informações: Ashvath S. Kunadi et al, Apresentando Pontos de Fluidez:Características e Significado Hidrológico de um Mecanismo de Concentração de Chuvas em um Ecossistema Florestal com Limite de Água, Pesquisa de Recursos Hídricos (2024). DOI:10.1029/2023WR035458
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