Nos รบltimos 25 anos, รกrvores tรชm morrido devido aos efeitos das mudanรงas climรกticas ao redor do mundo. Na รfrica, รsia, Amรฉrica do Norte, Amรฉrica do Sul e Europa, o estresse da seca amplificado pelo calor estรก matando รกrvores que sobreviveram por sรฉculos.
รrvores velhas podem ter crescido por milรชnios inteiros que foram mais รบmidos do que os รบltimos 20 anos. Somos cientistas que estudam a dinรขmica florestal, ecologia vegetal e fisiologia vegetal.
Em um estudo recente, descobrimos que as รกrvores podem se lembrar de รฉpocas em que a รกgua era abundante e que essa memรณria continua a moldar seu crescimento por muitos anos apรณs o fim das fases รบmidas.
Esta pesquisa nos deixa otimistas de que as รกrvores jovens de hoje, que nunca conheceram as chuvas do sรฉculo XX, nรฃo moldaram sua estrutura em torno da abundรขncia de รกgua e, portanto, podem estar mais bem equipadas para sobreviver em um mundo cronicamente seco.
Este estudo foi construรญdo em quase 20 anos de pesquisa florestal em resposta aos primeiros sinais de alerta de perda florestal na dรฉcada de 1990 no seco Vale do Rio Rhรดne, nos Alpes Suรญรงos. Naquela รฉpoca, os cientistas observaram que os pinheiros escoceses que estavam de pรฉ por cerca de 100 anos estavam declinando e morrendo. Eles se perguntaram se a seca ou outros fatores climรกticos estavam causando essa perda.
Para lidar com essa questรฃo, pesquisadores do Instituto Federal Suรญรงo de Pesquisa Florestal, de Neve e de Paisagem projetaram um experimento ecolรณgico. Para entender os impactos da seca, eles irrigariam uma floresta madura, dobrando a precipitaรงรฃo natural de verรฃo, e entรฃo comparariam como essas รกrvores ricas em รกgua se sairiam em comparaรงรฃo com aquelas que recebiam apenas precipitaรงรฃo natural.
O experimento Pfynwald , lanรงado em 2003, mostrou que as รกrvores sobreviveram em taxas mais altas em parcelas irrigadas. Apรณs 17 anos de irrigaรงรฃo, a equipe descobriu que a irrigaรงรฃo nรฃo ajudou apenas as รกrvores a sobreviverem a fases secas โ ela tambรฉm aumentou suas taxas de crescimento.
Os efeitos do legado sรฃo as memรณrias das florestas
รrvores que passam por seca alteram suas folhas, madeira e raรญzes de maneiras que as preparam para condiรงรตes secas contรญnuas. Madeira sob seca pode ter cรฉlulas menores que sรฃo menos vulnerรกveis a danos futuros, e raรญzes podem aumentar em relaรงรฃo ร รกrea foliar. Essas mudanรงas estruturais persistem apรณs a seca ter passado e continuam a influenciar o crescimento da รกrvore e sua capacidade de tolerar estresse por muitos anos.
Conhecidos como โ efeitos legados โ, esses impactos persistentes pรณs-seca representam uma memรณria ecolรณgica de condiรงรตes climรกticas passadas no nรญvel de รกrvores e florestas. Sabendo que as รกrvores mantรชm uma memรณria persistente de fases secas passadas, os pesquisadores se perguntaram se elas tambรฉm poderiam mostrar mudanรงas estruturais em resposta a perรญodos รบmidos passados.
Onze anos apรณs o inรญcio da irrigaรงรฃo de verรฃo em Pfynwald, cientistas pararam de irrigar metade de cada lote em 2013 para abordar essa questรฃo. As รกrvores anteriormente irrigadas, que naquele momento tinham cerca de 120 anos, passaram por um perรญodo duradouro de irrigaรงรฃo โ mas agora esses tempos de fartura acabaram. As รกrvores se lembrariam? Uma dรฉcada depois, descobrimos.
รrvores, trens e aceleradores de partรญculas
Em uma manhรฃ de marรงo de 2023, dois de nรณs (Alana Chin e Marcus Schaub) nos encontramos em Pfynwald para coletar amostras de folhas e galhos muito frescos para que nรณs e colegas pudรฉssemos olhar dentro em busca de sinais de efeitos duradouros da riqueza hรญdrica do passado.
No local, escalamos torres de acesso ao dossel para coletar folhas e galhos recรฉm-crescidos de รกrvores de controle que nunca foram irrigadas; รกrvores que foram irrigadas todo verรฃo desde 2003; e รกrvores anteriormente irrigadas que nรฃo receberam รกgua de irrigaรงรฃo desde 2013.
Levamos nossas amostras para o Swiss Light Source , um sincrotron intensamente poderoso โ um tipo de acelerador de partรญculas que produz os feixes de luz mais intensos do mundo. Esta instalaรงรฃo รฉ o lar do TOMCAT , um raio X de altรญssima resoluรงรฃo que nos permitiu olhar dentro de nossas folhas e galhos sem perturbar sua estrutura.
A digitalizaรงรฃo de nossas amostras levou a noite toda, mas quando saรญmos do prรฉdio, tรญnhamos imagens capturando cada cรฉlula com detalhes extraordinรกrios.
A memรณria da รกgua
Descobrimos que as folhas novas de รกrvores irrigadas uma vez eram diferentes das รกrvores continuamente irrigadas e das รกrvores de controle nunca irrigadas. As folhas realizam fotossรญntese que alimenta a sobrevivรชncia e o crescimento de uma รกrvore. Dentro delas, podรญamos ver o legado da abundรขncia de รกgua passada, escrito no tamanho, formato e arranjo das cรฉlulas.
Lendo essa assinatura celular, observamos que, ร s custas de estruturas que promoviam produtividade, รกrvores anteriormente irrigadas mostravam todos os sinais de estresse hรญdrico crรดnico โ ainda mais do que รกrvores nunca irrigadas. Em sua anatomia, vimos por que essas รกrvores que tiveram facilidade por 11 anos รบmidos agora estavam crescendo lentamente.
Cada cรฉlula em uma folha vem com uma compensaรงรฃo. As รกrvores devem equilibrar os investimentos em fotossรญntese rรกpida com outros que promovam a sobrevivรชncia das folhas. Em vez de construir as cรฉlulas usadas para coletar luz solar e enviar aรงรบcar para o resto da รกrvore, as folhas nas รกrvores que foram irrigadas mostraram todos os indรญcios de estresse por seca que poderรญamos pensar em medir.
Depois de receber รกgua extra por um perรญodo de 11 anos e depois perdรช-la, as รกrvores estavam produzindo folhas novas e minรบsculas que investiam principalmente em sua prรณpria sobrevivรชncia. As folhas eram estruturadas para se protegerem de insetos e da seca e para armazenar reservas de รกgua. Comparadas com as folhas de รกrvores que nunca conheceram irrigaรงรฃo, essas pareciam estar no meio da seca do sรฉculo.
Embora essa memรณria da รกgua possa parecer negativa, ela provavelmente ajudou as รกrvores a โaprenderโ com as condiรงรตes passadas para sobreviver em ambientes variรกveis. As รกrvores anteriormente irrigadas nรฃo sabiam que os humanos tinham pregado uma peรงa nelas. Como รกrvores passando por mudanรงas climรกticas, elas nรฃo tinham como saber que a รกgua nรฃo voltaria.
Quando as รกrvores passam por um evento de seca, a recuperaรงรฃo pode significar atingir um estado de โnovo normal โ, no qual elas estรฃo preparadas para sobreviver ร prรณxima seca, com cรฉlulas menores e menos vulnerรกveis e maiores reservas de energia para โeconomizarโ para futuros perรญodos de seca. Elas podem ter raรญzes mais profundas ou um conjunto menor de folhas para sustentar, ajudando-as a se preparar para um ambiente instรกvel.
Querรญamos saber se o mesmo era verdade para รกrvores que tinham experimentado abundรขncia de รกgua. Elas estavam esperando em apuros que a รกgua retornasse?
Tempos difรญceis podem criar รกrvores resistentes
Em algumas florestas temperadas, como as que estudamos na Suรญรงa, รกrvores velhas jรก conheceram nรญveis de abundรขncia de รกgua que agora se foram, graรงas ร s mudanรงas climรกticas. Essa abundรขncia passada pode ter bloqueado mudanรงas estruturais e epigenรฉticas nas รกrvores que sรฃo incompatรญveis com o mundo mais seco de hoje. Se isso for verdade, entรฃo alguns dos eventos devastadores de mortalidade global de รกrvores de hoje podem ser, em parte, devido aos efeitos legados da abundรขncia de รกgua passada.
Na maioria das florestas temperadas do mundo, no entanto, a coorte atual de รกrvores florestais jovens โ aquelas que brotaram nos รบltimos 15 a 20 anos โ conseguiu se estabelecer sob condiรงรตes que antes seriam consideradas secas crรดnicas. Essas รกrvores jovens, que sobreviveram a um perรญodo de seca sem fim, formarรฃo as florestas do futuro.
No geral, nossas observaรงรตes em Pfynwald nos deram algum espaรงo para esperanรงa de que as รกrvores jovens que atualmente ocupam seu lugar em muitas florestas ao redor do mundo podem estar mais bem preparadas para lidar com o mundo como os humanos o moldaram. As mudanรงas climรกticas nas รบltimas dรฉcadas as prepararam para tempos difรญceis, sem a memรณria persistente da รกgua.