Falta de fósforo pode afetar reação da floresta amazônica às mudanças do clima

 Dentre os diversos fatores que influenciarão o modo como a Amazônia vai reagir às mudanças climáticas está a escassez do elemento fósforo na floresta. Esta foi a conclusão de um estudo que realizou simulações usando 14 modelos computacionais de vegetação para entender o que acontecerá com as árvores da região.

Em artigo publicado na revista Nature Geoscience nesta segunda-feira (05/8), um grupo de pesquisadores liderado pelo ecólogo David Lapola, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), mostra que o solo pobre em fósforo da floresta pode impedir as árvores de reagir ao aumento de gás carbônico atmosférico associado às mudanças climáticas.

Calcular qual será a reação da cobertura vegetal com a mudança do clima é um dos pontos centrais para estimar o impacto do aquecimento global no Brasil. Uma possibilidade considerada pelos pesquisadores é a de que, submetida a estresse hídrico, a floresta tende a encolher, dando espaço para o avanço de uma vegetação mais típica de Cerrado.

A hipótese da “savanização”, como ficou conhecida, perdeu um pouco de força depois que alguns experimentos em regiões temperadas mostraram que plantas podem ser capazes de superar as dificuldades a serem impostas pela mudança climática. Apesar de as simulações preverem um ambiente mais inóspito para muitas espécies de árvores nas próximas décadas, a maior concentração de gás carbônico (CO2) no ar – uma das causas do aquecimento global – traz algo de bom para as espécies vegetais. O carbono é um dos principais elementos com o qual as plantas constroem a si próprias, e uma concentração maior disponível na atmosfera poderia ajudá-las a crescer sem gastar muita energia.

Uma classe de experimentos chamada Free-Air Carbon Dioxide Enrichment (Face) indicou que, nas florestas de clima temperado, esse efeito benéfico do CO2 provavelmente vai ajudar árvores a se adaptarem ao novo clima que enfrentarão. Para saber se essa premissa é válida também para florestas tropicais, um consórcio internacional liderado pelo Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa) planejou um experimento similar a ser realizado ao norte de Manaus.

A proposta do Amazon-Face consiste essencialmente em borrifar um grande volume de CO2 sobre algumas parcelas de floresta para estudar como as árvores ali reagem a uma maior concentração de carbono no ar. Ainda em fase de implementação, o experimento requer grande preparo, sobretudo o conhecimento de como a floresta se comporta em condições naturais.

Foi em busca de fatores que podem influenciar mais a reação da floresta à mudança climática que pesquisadores do projeto decidiram simular em computador a dinâmica do fluxo de carbono e nutrientes das árvores. No caso, computaram o ciclo de carbono, fósforo e nitrogênio para entender quais medições serão as mais importantes na futura interpretação dos experimentos.

Lapola conta que um experimento nos Estados Unidos verificou, nos primeiros anos após o aumento de CO2, um efeito positivo para as plantas. Mas depois disso o nitrogênio escasso no solo se tornou limitante, a despeito do carbono abundante. “É um bom exemplo do que pode acontecer na Amazônia com a falta de fósforo”, afirma. Já se suspeitava que o fósforo, por ser escasso na maior parte da extensão de solo amazônico, seria uma peça fundamental no estudo. Ao longo das eras, as árvores da região superaram essa limitação, mas, com a velocidade da mudança climática, o tempo para o surgimento de novas adaptações evolutivas é curto.

“A ciência ainda sabe muito pouco sobre como as plantas da região fazem para burlar essa limitação de fósforo”, diz Lapola. “Muitas árvores em florestas tropicais – incluindo as da Amazônia – obtêm fósforo por meio de interação com fungos. A planta dá açúcar para o fungo, que fornece nutrientes para a planta. Mas não sabemos, por exemplo, se os fungos preservarão sua habilidade de desmineralizar fósforo do solo no contexto de mudança climática.”

Por ora, entram em cena as simulações de computador. Dos 14 modelos matemáticos usados pelos cientistas do Amazon-Face para esse estudo, três consideravam apenas o ciclo de carbono e cinco também levavam em conta o nitrogênio. Outros seis incluíam o fósforo. Quando comparados uns com os outros, os resultados indicaram que a escassez de fósforo dos solos amazônicos comprometeria em cerca de 50% a capacidade das árvores de absorver o carbono extra que estará no ar.

As simulações, contudo, apresentaram grande variação. Medindo a produtividade líquida das plantas em gramas (g) de carbono absorvidos por metro quadrado a cada ano e considerando um cenário de alta concentração de CO2 no ar, as árvores chegariam a um valor de cerca de 160 g. Quando a escassez de fósforo era considerada na equação, porém, esse valor caía. Alguns modelos indicaram uma queda pequena, para 142 g. Outros sugeriram uma queda drástica, para 16 gramas.

A incerteza contida no resultado da pesquisa, diz Lapola, é um incentivo a mais para os pesquisadores levarem adiante o experimento de grande escala do Amazon-Face. O fósforo deverá ser o fiel da balança na hora de determinar como a Amazônia vai reagir à crise do clima. Um aspecto do estudo do grupo de Lapola é indicar que, em um cenário de mudança climática, as árvores amazônicas teriam reduzida sua capacidade de transformar a energia da fotossíntese em biomassa.

“De maneira geral, embora isso não seja exatamente um resultado ruim para a floresta amazônica, é um resultado ruim para o clima global”, afirma Marcos Heil Costa, líder do Grupo de Pesquisa em Interação Atmosfera-Biosfera da Universidade Federal de Viçosa (UFV). “Os resultados sugerem que a floresta amazônica teria um papel menos importante para sequestrar o carbono emitido pela humanidade por meio da queima de combustíveis fósseis, dificultando cada vez mais estabilizar a concentração de CO2 atmosférico.”

Para Costa, os resultados do Face na Amazônia trariam grande contribuição para lidar com a questão da savanização, mas esta depende também de variáveis como o aumento da duração da estação seca, o total anual de chuvas e a frequência de incêndios, que não estão diretamente ligados à fisiologia das plantas.

Megaprojeto

O Amazon-Face começou em 2014 como um projeto estratégico articulado dentro do então Ministério da Ciência e Tecnologia. Em sua fase 1, antes da construção das primeiras torres de emissão de CO2, o programa teve apoio do Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam). A FAPESP ajudou com auxílio à pesquisa do programa Jovem Pesquisador e um financiamento para mobilidade em colaboração com o Oak Ridge National Laboratory, que tem ampla experiência nesse tipo de experimento.

A estrutura do projeto em sua versão completa prevê a realização do experimento, que ainda não começou, em seis parcelas de floresta circulares, de 30 metros (m) de diâmetro. Em torno de cada uma delas, devem ser construídas 16 torres emissoras de CO2, cada uma com 30 m de altura. Todas são conectadas a um tanque de 50 toneladas de CO2 líquido que as abastecerá e permitirá aumentar a concentração de carbono da área. Dentro de cada parcela uma torre com instrumentação científica realizará medições atmosféricas e de condições do solo.

A concepção original do projeto previa um orçamento inicial de US$ 88 milhões. Com a crise econômica e o escasseamento das verbas federais de pesquisa em 2016, o Face atrasou. Das seis torres de medição previstas, apenas duas foram construídas e produziram dados por três anos. As simulações descritas agora na Nature Geoscience são parte do projeto e vão subsidiar a análise de resultados mais tarde. O restante da infraestrutura ainda aguarda financiamento.

Um experimento menor que o grupo está realizando no local é testar a reação de árvores jovens, com até 3 m de altura, a um aumento na concentração de CO2. “Nós instalamos no sub-bosque algumas câmaras pequenas, que parecem estufas, com 3 m de altura, para estudar como as arvoretas reagem a um aumento de 50% na concentração de carbono”, conta Lapola. “É importante saber como elas vão se comportar também, porque essas são as árvores que, depois de crescer, dominam o dossel da floresta.”

O artigo Amazon forest response to CO2 fertilization dependent on plant phosphorus acquisition, de Katrin Fleischer, Anja Rammig, Martin G. De Kauwe, Anthony P. Walker, Tomas F. Domingues, Lucia Fuchslueger, Sabrina Garcia, Daniel S. Goll, Adriana Grandis, Mingkai Jiang, Vanessa Haverd, Florian Hofhansl, Jennifer A. Holm, Bart Kruijt, Felix Leung, Belinda E. Medlyn, Lina M. Mercado, Richard J. Norby, Bernard Pak, Celso von Randow, Carlos A. Quesada, Karst J. Schaap, Oscar J. Valverde-Barrantes, Ying-Ping Wang, Xiaojuan Yang, Sönke Zaehle, Qing Zhu e David M. Lapola, pode ser lido em https://www.nature.com/articles/s41561-019-0404-9.
 

Fapesp