Floresta Amazônica e as mudanças climáticas

Influência das mudanças climáticas na Floresta Amazônica e as pesquisas desenvolvidas com enfoque no bioma

A Floresta Amazônica, localizada em grande parte no território brasileiro, é de extrema importância para a regulação climática de todo o planeta, devido ao papel da vegetação do bioma na absorção de carbono atmosférico na forma de gás carbônico, incorporando-o nos tecidos vegetais ², e no equilíbrio do regime de chuvas de toda a América do Sul, onde regiões como o sudeste e o centro-oeste brasileiro são altamente influenciadas pelas massas de ar úmidas oriundas da região da Bacia Amazônica ^6,11,12.

Devido à influência dessa vegetação na dinâmica climática global, a Floresta é há décadas palco de uma série de experimentos científicos voltados à ecologia do bioma e como ela pode afetar e ser afetada por mudanças climáticas de grande escala, como o aumento de gases do efeito estufa na atmosfera. Por conta disso, os estudos na área de mudanças climáticas, apesar da dificuldade ainda presente no diálogo entre cientistas e políticos ou tomadores de decisão, atraem cada vez mais atenção da comunidade fora das universidades, devido aos dados observados e às projeções alarmantes dos trabalhos mais recentes, como é o caso do estudo de Brienen et al., de 2015 ¹, que analisou, através de uma rede de 321 plots (pontos de amostragem de dados) na região da Floresta Amazônica, a dinâmica ao longo das décadas de diversos dados da vegetação local, entre eles a variação de biomassa, exibida na figura abaixo, retirada do próprio artigo citado.

É possível observar um declínio gradual de biomassa com base nas informações da figura, indicando que,  caso o padrão se mantenha, em poucos anos esse balanço possa chegar a resultados negativos, a partir dos quais a vegetação analisada passa a emitir mais gás carbônico na atmosfera – através da respiração – do que incorporar nos seus tecidos pela fotossíntese. Esse fenômeno, ocorrendo em larga escala na Bacia Amazônica, pode acentuar os efeitos dos impactos relacionados à intensificação do efeito estufa, pois o sequestro de carbono atmosférico realizado pela vegetação da região estaria comprometido.

AmazonFACE na Floresta Amazônica

Com o intuito de analisar como o aumento da concentração de gás carbônico ao esperado para as próximas décadas pode influenciar a dinâmica da vegetação da bacia amazônica, existe um estudo de larga escala a ser implementado na região, o AmazonFACE ¹³, que consiste, de maneira simplificada, na implementação de estruturas abertas para a injeção de CO² em regiões de vegetação de grande porte, chegando aos 30 metros de altura. Através dessas estruturas, formando uma região de concentração aumentada de gás carbônico, seria possível estudar os efeitos da exposição prolongada a concentrações maiores do gás na vegetação adulta, que pode apresentar um comportamento diferente do que é observado com experimentos em árvores ainda em fase de crescimento. A tecnologia do projeto, denominada pela sigla FACE (Free-Air CO2 Enrichment), já foi implementada em plots em outras regiões do mundo, mas ainda não ocorreu em áreas equatoriais, com a fisionomia característica das florestas tropicais, dessa forma, um experimento dessa espécie na Amazônia poderia trazer novos dados para o estudo das mudanças climáticas. Apesar disso, devido ao grande investimento necessário para a realização do projeto, ainda serão necessários alguns anos para que o estudo possa ser colocado em prática.

Entre os diversos tipos de trabalhos desenvolvidos sobre a dinâmica vegetacional e sua interação com o clima, também há o uso de modelos dinâmicos de vegetação global (DGVMs), que são softwares desenvolvidos para realizar simulações e projeções ao longo das próximas décadas da dinâmica vegetacional de uma região ou de todo o mundo em diferentes quadros e limitações, como por exemplo as alterações prováveis de serem observadas na Bacia Amazônica com o aumento da concentração de CO² na atmosfera, o que poderia causar diversos efeitos, como um aumento de biomassa da Floresta. Esse aumento, no entanto, é dependente dos nutrientes disponíveis no solo de cada região, que possui composições diferentes em cada área do bioma ⁶.

Esse tipo de abordagem possui uma série de vantagens, pois o uso de simulações não traz consigo os problemas de logística e os grandes investimentos necessários para a realização de um experimento de campo em larga escala e permite uma análise de um sistema complexo como a dinâmica de um bioma de maneira sintetizada ^9,5. Portanto, apesar das simplificações necessárias para que a modelagem possa ser feita, a abordagem ainda é um recurso interessante e está sendo cada vez mais inserida no campo da Ecologia de Ecossistemas, sendo exemplos de modelos da área o JULES ^1,3, o JeDi ⁸ e o CAETÊ ¹⁰, modelo desenvolvido pelo LabTerra, o Laboratório de Ciência do Sistema Terrestre, pertencente à Universidade Estadual de Campinas, a Unicamp. No momento, o CAETÊ simula as dinâmicas da região da Bacia Amazônica, mas os próximos passos no desenvolvimento do programa são a implementação de módulos para o aprimoramento da simulação de alguns processos ambientais (como a distribuição do solo e os processos de fotossíntese) e a incorporação de mais regiões, tornando o software um modelo dinâmico de vegetação global, para que possa ser usado em conjunto com modelos climáticos globais, os GCMs.

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Diante dos trabalhos citados e da situação atual do bioma em questão frente aos impactos iminentes do aquecimento global ⁴, a produção de conhecimento sobre a dinâmica global da vegetação, especialmente em regiões que atuam como grandes sumidouros de carbono, é essencial para que seja possível a toda a sociedade, com enfoque nos chefes de estado, planejar formas de mitigar os efeitos das mudanças climáticas, mantendo o equilíbrio dos ecossistemas, extremamente necessário para a existência da civilização moderna. Por conta disso, o diálogo entre a comunidade científica e a população como um todo é cada vez mais importante, já que a decisão sobre como os problemas ambientais serão abordados não depende dos pesquisadores, mas sim de toda a sociedade.

Gabriel Banstarck Marandola, estudante de Ciências Biológicas da Unicamp

Fotos: Equipe Ecooar

REFERÊNCIAS

1. BEST, M. J. et al. The Joint UK Land Environment Simulator (JULES), model description – Part 1: Energy and water fluxes. Geoscientific Model Development, v. 4, n. 3, p. 677–699, 2011.
2. BRIENEN, R. J. W. et al. Long-term decline of the Amazon carbon sink. Nature , v. 519, n. 7543, p. 344–348, 2015.
3. CLARK, D. B. et al. The Joint UK Land Environment Simulator (JULES), model description – Part 2: Carbon fluxes and vegetation dynamics. Geoscientific Model Development, v. 4, n. 3, p. 701–722, 2011.
4. HOEGH-GULDBERG, O. et al. Impacts of 1.5ºC Global Warming on Natural and Human Systems. Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty, 2018. Disponível em: <https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/chapter-3/>.
5. LESSLER, J. et al. Seven challenges for model-driven data collection in experimental and observational studies. Epidemics, v. 10, p. 78–82, 2014. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.epidem.2014.12.002>.
6. MARTINS, D. L. et al. Soil-induced impacts on forest structure drive coarse woody debris stocks across central Amazonia. Plant Ecology and Diversity, v. 8, n. 2, p. 229–241, 4 mar. 2014.
7. NOBRE, A. D. O Futuro Climático da Amazônia. 1ª ed. São José dos Campos: Edition ARA, CCST-INPE e INPA. 2014. Disponível em: <https://www.socioambiental.org/sites/blog.socioambiental.org/files/futuro-climatico-da-amazonia.pdf>
8. PAVLICK, R. et al. The Jena Diversity-Dynamic Global Vegetation Model (JeDi-DGVM): a diverse approach to representing terrestrial biogeography and biogeochemistry based on plant functional trade-offs. Biogeosciences, v. 10, n. 6, p. 4137–4177, 2013.
9. SCHEITER, S.; LANGAN, L.; HIGGINS, S. I. Next-generation dynamic global vegetation models: Learning from community ecology. New Phytologist, v. 198, n. 3, p. 957–969, 2013.
10. RIUS, B. F. Modelagem da alocação, tempo de residência do carbono e diversidade funcional em florestas tropicais: uma abordagem trait-based e os efeitos do CO2 elevado. 2017. Dissertação (Mestrado em Ecologia e Biodiversidade) – Instituto de Biologia, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Rio Claro, São Paulo.
11. ROCHA, V. M. et al. Precipitation Recycling in the Amazon Basin: A Study Using the ECMWF Era-Interim Reanalysis Dataset. Revista do Departamento de Geografia, v. 35, p. 71–82, 2018.
12. WRIGHT, J. S. et al. Rainforest-initiated wet season onset over the southern Amazon. PNAS, v. 114, n. 32, p. 8481-8486, 2017.

   13. AmazonFACE:

• Grossman, D., D. M. Lapola. 2018. Floresta em risco: as mudanças climáticas destruirão a floresta Amazônica? / Jungle at risk: will climate change destroy the Amazon forest? Campinas: AmazonFACE/Biblioteca Unicamp. 63p.

• Lapola, D. M. 2018. Bytes and boots to understand the future of the Amazon forest. New Phytologist, 219: 845-847. doi:10.1111/nph.15342

• Lapola, D. M., P. Pinho, C. A. Quesada, B. B. N. Strassburg, A. Rammig, B. Kruijt, F. Brown, J. P. H. B. Ometto, A. Premebida, J. A. Marengo, W. Vergara, C. A. Nobre. 2018. Limiting the high impacts of Amazon forest dieback with no-regrets science and policy action. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 115: 11671-11679.

• Lapola D. M. & R. J. Norby (orgs.) 2014. AmazonFACE, Assessing the effects of increased CO2 on the ecology and resilience of the Amazon forest – Science Plan & Implementation Strategy. MCTI, Brasilia, 54p.

• Norby, et al. 2016. Model-data synthesis for the next generation of forest free-air CO2 enrichment (FACE) experiments. New Phytologist, 209(1):17-28. doi: 10.1111/nph.13593

• Tollefson, J. 2013. Experiment aims to steep rainforest in carbon dioxide. Nature 496: 405-406.