Uma floresta tropical na América do Sul. Shutterstock / BorneoRimbawan

Certa manhã, em 2009, sentei-me em um ônibus barulhento subindo uma montanha no centro da Costa Rica, tonto de fumaça de diesel enquanto agarrava minhas muitas malas. Eles continham milhares de tubos de ensaio e frascos de amostra, uma escova de dentes, um caderno à prova d'água e duas mudas de roupa.

Eu estava a caminho de Estação Biológica La Selva, onde eu passaria vários meses estudando a resposta da floresta úmida de várzea às secas cada vez mais comuns. Em ambos os lados da estrada estreita, as árvores se misturavam à névoa como aquarelas transformando-se em papel, dando a impressão de uma floresta primitiva infinita banhada por nuvens.

Enquanto olhava pela janela para o cenário imponente, me perguntei como poderia esperar entender uma paisagem tão complexa. Eu sabia que milhares de pesquisadores em todo o mundo estavam lutando com as mesmas questões, tentando entender o destino das florestas tropicais em um mundo em rápida mudança. Nossa sociedade exige muito desses frágeis ecossistemas, que controlam a disponibilidade de água doce para milhões de pessoas e são casa para dois terços da biodiversidade terrestre do planeta. E cada vez mais, colocamos uma nova demanda nessas florestas - para nos salvar das mudanças climáticas causadas pelo homem.

As plantas absorvem CO? da atmosfera, transformando-a em folhas, madeira e raízes. Este milagre diário estimulou espera que as plantas – especialmente as árvores tropicais de crescimento rápido – podem funcionar como um travão natural às alterações climáticas, capturando grande parte do CO2? emitida pela queima de combustíveis fósseis. Em todo o mundo, governos, empresas e instituições de caridade de conservação comprometeram-se a conservar ou plantar maciço número de árvores

Mas o fato é que não existem árvores suficientes para compensar as emissões de carbono da sociedade - e nunca haverá. Recentemente conduzi um rever da literatura científica disponível para avaliar quanto as florestas de carbono poderiam absorver de forma viável. Se maximizássemos absolutamente a quantidade de vegetação que toda a terra na Terra poderia conter, sequestraríamos carbono suficiente para compensar cerca de dez anos de emissões de gases de efeito estufa nas taxas atuais. Depois disso, pode haver não mais aumento na captura de carbono.

No entanto, o destino de nossa espécie está inextricavelmente ligado à sobrevivência das florestas e da biodiversidade Eles contém. Ao apressarmo-nos a plantar milhões de árvores para capturar carbono, poderíamos estar inadvertidamente a danificar as próprias propriedades florestais que as tornam tão vitais para o nosso bem-estar? Para responder a esta questão, precisamos de considerar não só como as plantas absorvem CO?, mas também como fornecem as bases verdes sólidas para os ecossistemas terrestres.

Como as plantas lutam contra as mudanças climáticas

As plantas convertem CO? gás em açúcares simples em um processo conhecido como fotossíntese. Esses açúcares são então usados ​​para construir os corpos vivos das plantas. Se o carbono capturado acabar na madeira, ele pode ficar preso longe da atmosfera por muitas décadas. À medida que as plantas morrem, seus tecidos se deterioram e são incorporados ao solo.

Embora este processo libere naturalmente CO? através da respiração (ou respiração) de micróbios que decompõem organismos mortos, alguma fração do carbono vegetal pode permanecer no subsolo por décadas ou mesmo séculos. Juntos, as plantas terrestres e os solos se mantêm 2,500 gigatoneladas de carbono - cerca de três vezes mais do que é mantido na atmosfera.

Como as plantas (especialmente as árvores) são excelentes depósitos naturais de carbono, faz sentido que o aumento da abundância de plantas em todo o mundo possa reduzir o CO atmosférico? concentrações.

As plantas precisam de quatro ingredientes básicos para crescer: luz, CO?, água e nutrientes (como nitrogênio e fósforo, os mesmos elementos presentes nos fertilizantes vegetais). Milhares de cientistas em todo o mundo estudam como o crescimento das plantas varia em relação a estes quatro ingredientes, a fim de prever como a vegetação responderá às alterações climáticas.

Esta é uma tarefa surpreendentemente desafiadora, visto que os humanos estão simultaneamente modificando muitos aspectos do ambiente natural, aquecendo o globo, alterando os padrões de chuva, cortando grandes extensões de floresta em fragmentos minúsculos e introduzindo espécies exóticas onde elas não pertencem. Existem também mais de 350,000 espécies de plantas com flores em terra e cada uma responde aos desafios ambientais de forma única.

Devido às formas complicadas em que os humanos são alterando o planeta, há muito trabalho científico debate sobre a quantidade precisa de carbono que as plantas podem absorver da atmosfera. Mas os pesquisadores estão de acordo unânime de que os ecossistemas terrestres têm uma capacidade finita de absorver carbono.

Onde o carbono é armazenado em uma floresta temperada típica no Reino Unido. Pesquisa Florestal do Reino Unido, CC BY

Se garantirmos que as árvores tenham água suficiente para beber, as florestas crescerão altas e viçosas, criando copas sombreadas que privarão de luz as árvores menores. Se aumentarmos a concentração de CO? no ar, as plantas irão absorvê-lo avidamente – até que não consigam mais extrair fertilizante suficiente do solo para atender às suas necessidades. Tal como um padeiro que faz um bolo, as plantas necessitam de CO?, azoto e fósforo em proporções específicas, seguindo uma receita específica para a vida.

Em reconhecimento dessas restrições fundamentais, os cientistas estimam que os ecossistemas terrestres da Terra podem conter vegetação adicional suficiente para absorver entre 40 e 100 gigatoneladas de carbono da atmosfera. Uma vez alcançado esse crescimento adicional (um processo que levará várias décadas), não haverá capacidade de armazenamento adicional de carbono na terra.

Mas a nossa sociedade está atualmente despejando CO? para a atmosfera em em parcelas de dez gigatoneladas de carbono por ano. Os processos naturais terão dificuldade em acompanhar o dilúvio de gases de efeito estufa gerado pela economia global. Por exemplo, calculei que um único passageiro em um voo de ida e volta de Melbourne para Nova York emitirá quase o dobro carbono (1600 kg C) como está contido em um carvalho árvore de meio metro de diâmetro (750 kg C).

Perigo e promessa

Apesar de todas essas restrições físicas reconhecidas no crescimento das plantas, há uma proliferação de esforços em larga escala para aumentar a cobertura vegetal para mitigar a emergência climática - uma solução climática chamada “baseada na natureza”. O grande maioria destas esforços foco na proteção ou expansão das florestas, pois as árvores contêm muitas vezes mais biomassa do que arbustos ou gramíneas e, portanto, representam maior potencial de captura de carbono.

No entanto, mal-entendidos fundamentais sobre a captura de carbono pelos ecossistemas terrestres podem ter consequências devastadoras, resultando em perdas de biodiversidade e num aumento de CO? concentrações. Isto parece um paradoxo – como é que plantar árvores pode impacto negativo o ambiente?

A resposta está nas sutis complexidades da captura de carbono em ecossistemas naturais. Para evitar danos ambientais, devemos nos abster de estabelecer florestas onde elas naturalmente não pertencem, evitar “incentivos perversos” para cortar a floresta existente a fim de plantar novas árvores e considerar como as mudas plantadas hoje podem se sair nas próximas décadas.

Antes de empreender qualquer expansão do habitat florestal, devemos garantir que as árvores sejam plantadas no lugar certo, porque nem todos os ecossistemas da terra podem ou devem suportar árvores. Plantar árvores em ecossistemas que normalmente são dominados por outros tipos de vegetação frequentemente falha para resultar em sequestro de carbono a longo prazo.

Um exemplo particularmente ilustrativo vem do escocês turfeiras - vastas faixas de terra onde a vegetação baixa (principalmente musgos e gramíneas) cresce em solo constantemente encharcado e úmido. Como a decomposição é muito lenta nos solos ácidos e alagados, as plantas mortas se acumulam por longos períodos de tempo, criando turfa. Não é apenas a vegetação que é preservada: turfeiras também mumificam os chamados “corpos pantanosos”- os restos quase intactos de homens e mulheres que morreram há milênios. Na verdade, as turfeiras do Reino Unido contêm vezes 20 mais carbono do que o encontrado nas florestas do país.

Mas no final do século 20, alguns pântanos escoceses foram drenados para o plantio de árvores. A secagem dos solos permitiu o estabelecimento de mudas de árvores, mas também fez com que a decomposição da turfa se acelerasse. Ecologista Nina Frigens e seus colegas da Universidade de Exeter estimado que a decomposição da turfa seca liberava mais carbono do que as árvores em crescimento podiam absorver. Claramente, as turfeiras podem proteger melhor o clima quando são deixadas por conta própria.

O mesmo é verdadeiro para pastagens e savanas, onde os incêndios são uma parte natural da paisagem e muitas vezes queimar árvores que são plantados onde não pertencem. Este princípio também se aplica a Tundras árticas, onde a vegetação nativa fica coberta de neve durante todo o inverno, refletindo a luz e o calor de volta ao espaço. Plantar árvores altas de folhas escuras nessas áreas pode aumentar a absorção de energia térmica e levar ao aquecimento local.

Mas mesmo o plantio de árvores em habitats florestais pode levar a resultados ambientais negativos. Da perspectiva do sequestro de carbono e da biodiversidade, todas as florestas não são iguais - as florestas estabelecidas naturalmente contêm mais espécies de plantas e animais do que as florestas plantadas. Freqüentemente, eles também contêm mais carbono. Mas as políticas destinadas a promover o plantio de árvores podem, sem querer, incentivar o desmatamento de habitats naturais bem estabelecidos.

Um exemplo recente de alto perfil diz respeito ao governo mexicano Parecendo vida programa, que fornece pagamentos diretos aos proprietários de terras para o plantio de árvores. O problema? Muitos proprietários rurais cortam florestas antigas e bem estabelecidas para plantar mudas. Essa decisão, embora bastante sensata do ponto de vista econômico, resultou na perda de dezenas de milhares de hectares de floresta madura.

Este exemplo demonstra os riscos de um foco estreito nas árvores como máquinas de absorção de carbono. Muitas organizações bem intencionadas procuram plantar as árvores que crescem mais rápido, pois isso teoricamente significa uma taxa mais alta de CO? “rebaixamento” da atmosfera.

No entanto, do ponto de vista climático, o que importa não é a rapidez com que uma árvore pode crescer, mas sim a quantidade de carbono que contém na maturidade e por quanto tempo esse carbono reside no ecossistema. À medida que uma floresta envelhece, atinge o que os ecologistas chamam de “estado estacionário” – isto é, quando a quantidade de carbono absorvida pelas árvores todos os anos é perfeitamente equilibrada pelo CO? liberado através do respiração das plantas e os trilhões de micróbios decompositores no subsolo.

Este fenómeno levou a uma percepção errada de que as florestas antigas não são úteis para a mitigação climática porque já não crescem rapidamente e sequestram CO2 adicional. A “solução” equivocada para a questão é priorizar o plantio de árvores antes da conservação das florestas já estabelecidas. Isto é análogo a esvaziar uma banheira para que a torneira possa ser aberta a todo vapor: o fluxo de água da torneira é maior do que era antes – mas a capacidade total da banheira não mudou. As florestas maduras são como banheiras cheias de carbono. Estão a dar um contributo importante para a grande, mas finita, quantidade de carbono que pode ser retida em terra, e há pouco a ganhar perturbando-os.

E quanto às situações em que as florestas de crescimento rápido são derrubadas a cada poucas décadas e replantadas, com a madeira extraída usada para outros fins de combate ao clima? Embora a madeira colhida possa ser um bom armazenamento de carbono se acabar em produtos de longa vida (como casas ou outros edifícios), surpreendentemente pouca madeira é usado desta forma.

Da mesma forma, a queima de madeira como fonte de biocombustível pode ter um impacto climático positivo, se isso reduzir o consumo total de combustíveis fósseis. Mas as florestas geridas como plantações de biocombustíveis fornecem pouco em termos de proteção para biodiversidade e alguma pesquisa questões os benefícios dos biocombustíveis para o clima, em primeiro lugar.

Fertilizar uma floresta inteira

As estimativas científicas da captura de carbono em ecossistemas terrestres dependem de como esses sistemas respondem aos desafios crescentes que enfrentarão nas próximas décadas. Todas as florestas da Terra - mesmo as mais intocadas - são vulneráveis ​​ao aquecimento, mudanças nas chuvas, incêndios florestais cada vez mais graves e poluentes que vagam pelas correntes atmosféricas da Terra.

Alguns desses poluentes, entretanto, contêm muito nitrogênio (fertilizante para plantas), o que poderia potencialmente dar à floresta global um impulso de crescimento. Ao produzir grandes quantidades de produtos químicos agrícolas e queimar combustíveis fósseis, os humanos têm maciçamente aumentou a quantidade de nitrogênio “reativo” disponível para uso na planta. Parte desse nitrogênio é dissolvido na água da chuva e atinge o solo da floresta, onde pode estimular crescimento de árvores em algumas áreas.

Como um jovem pesquisador recém-saído da faculdade, me perguntei se um tipo de ecossistema pouco estudado, conhecido como sazonalmente seco floresta tropical, pode ser particularmente sensível a este efeito. Só havia uma maneira de descobrir: eu precisaria fertilizar uma floresta inteira.

Trabalhando com meu orientador de pós-doutorado, o ecologista Jennifer Powerse o botânico especialista Daniel Pérez Avilez, delineei uma área da floresta do tamanho de dois campos de futebol e a dividi em 16 parcelas, que foram distribuídas aleatoriamente para diferentes tratamentos de fertilizantes. Nos três anos seguintes (2015-2017), as parcelas tornaram-se um dos fragmentos florestais mais intensamente estudados na Terra. Medimos o crescimento de cada tronco de árvore individual com instrumentos especializados, feitos à mão, chamados dendrômetros.

Usamos cestos para pegar as folhas mortas que caíam das árvores e instalamos bolsas de malha no solo para acompanhar o crescimento das raízes, que foram cuidadosamente lavadas para remover o solo e pesadas. O aspecto mais desafiador do experimento era a aplicação dos próprios fertilizantes, que acontecia três vezes ao ano. Usando capas de chuva e óculos de proteção para proteger nossa pele contra os produtos químicos cáusticos, transportamos pulverizadores montados nas costas para a floresta densa, garantindo que os produtos químicos fossem aplicados uniformemente no solo da floresta enquanto suávamos sob nossos casacos de borracha.

Infelizmente, nosso equipamento não fornecia nenhuma proteção contra vespas raivosas, cujos ninhos costumavam ficar escondidos em galhos pendentes. Mas nossos esforços valeram a pena. Após três anos, pudemos calcular todas as folhas, madeira e raízes produzidas em cada parcela e avaliar o carbono capturado durante o período de estudo. Nós encontrado que a maioria das árvores na floresta não se beneficiava dos fertilizantes - em vez disso, o crescimento estava fortemente relacionado à quantidade de chuva em um determinado ano.

Isso sugere que a poluição por nitrogênio não impulsionará o crescimento das árvores nessas florestas, enquanto as secas continuarem intensificar. Para fazer a mesma previsão para outros tipos de floresta (mais úmida ou mais seca, mais jovem ou mais velha, mais quente ou mais fria), tais estudos precisarão ser repetidos, acrescentando-se à biblioteca de conhecimento desenvolvida por meio de experimentos semelhantes ao longo das décadas. No entanto, os pesquisadores estão em uma corrida contra o tempo. Experimentos como esse são lentos, trabalhosos e às vezes extenuantes, e os humanos estão mudando a face do planeta mais rápido do que a comunidade científica pode responder.

Os humanos precisam de florestas saudáveis

Apoiar os ecossistemas naturais é uma ferramenta importante no arsenal de estratégias de que precisaremos para combater as mudanças climáticas. Mas os ecossistemas terrestres nunca serão capazes de absorver a quantidade de carbono liberada pela queima de combustíveis fósseis. Em vez de se deixar levar pela falsa complacência por esquemas de plantio de árvores, precisamos cortar as emissões em sua fonte e buscar estratégias adicionais para remover o carbono que já se acumulou na atmosfera.

Isso significa que as campanhas atuais para proteger e expandir a floresta são uma ideia ruim? Enfaticamente não. A proteção e expansão do habitat natural, especialmente das florestas, são absolutamente vitais para garantir a saúde do nosso planeta. Florestas em zonas temperadas e tropicais contêm oito em cada dez espécies em terra, ainda assim, estão sob crescente ameaça. Aproximadamente metade Muitas das terras habitáveis ​​de nosso planeta são dedicadas à agricultura, e o desmatamento de florestas para plantações ou pastagens continua em ritmo acelerado.

Enquanto isso, o caos atmosférico causado pelas mudanças climáticas está intensificando os incêndios florestais, agravando as secas e sistematicamente aquecendo o planeta, representando uma ameaça crescente às florestas e à vida selvagem que sustentam. O que isso significa para nossa espécie? Repetidamente, os pesquisadores demonstraram links fortes entre a biodiversidade e os chamados “serviços ecossistêmicos” - a infinidade de benefícios que o mundo natural oferece à humanidade.

A captura de carbono é apenas um serviço do ecossistema em uma lista incalculavelmente longa. Ecossistemas biodiversos fornecem uma variedade estonteante de compostos farmaceuticamente ativos que inspirar a criação de novos medicamentos. Eles fornecem segurança alimentar de formas diretas (pense nos milhões de pessoas cuja principal fonte de proteína são peixes selvagens) e indiretas (por exemplo, uma grande fração das safras são polinizado por animais selvagens).

Os ecossistemas naturais e os milhões de espécies que os habitam ainda inspiram desenvolvimentos tecnológicos que revolucionam a sociedade humana. Por exemplo, tome a reação em cadeia da polimerase ("PCR”) Que permite que laboratórios criminais detectem criminosos e que sua farmácia local forneça um teste COVID. A PCR só é possível por causa de uma proteína especial sintetizada por uma humilde bactéria que vive em fontes termais.

Como ecologista, receio que uma perspectiva simplista sobre o papel das florestas na mitigação climática conduza inadvertidamente ao seu declínio. Muitos esforços de plantação de árvores centram-se no número de mudas plantadas ou na sua taxa inicial de crescimento – sendo ambos indicadores fracos da capacidade final de armazenamento de carbono da floresta e indicadores ainda mais fracos da biodiversidade. Mais importante ainda, ver os ecossistemas naturais como “soluções climáticas” dá a impressão enganosa de que as florestas podem funcionar como um esfregão infinitamente absorvente para limpar a inundação cada vez maior de CO causada pelo homem? emissões.

Felizmente, muitas grandes organizações dedicadas à expansão florestal estão incorporando a saúde do ecossistema e a biodiversidade em suas métricas de sucesso. Há pouco mais de um ano, visitei um enorme experimento de reflorestamento na Península de Yucatán, no México, operado pela Plant-for-the-Planet - uma das maiores organizações de plantação de árvores do mundo. Depois de perceber os desafios inerentes à restauração de ecossistemas em grande escala, o Plant-for-the-Planet iniciou uma série de experimentos para entender como diferentes intervenções no início do desenvolvimento de uma floresta podem melhorar a sobrevivência das árvores.

Mas isso não é tudo. Liderado pelo Diretor de Ciência Leland Werden, os pesquisadores do local irão estudar como essas mesmas práticas podem impulsionar a recuperação da biodiversidade nativa, fornecendo o ambiente ideal para as sementes germinarem e crescerem à medida que a floresta se desenvolve. Esses experimentos também ajudarão os administradores de terras a decidir quando e onde o plantio de árvores beneficia o ecossistema e onde a regeneração da floresta pode ocorrer naturalmente.

Considerar as florestas como reservatórios de biodiversidade, em vez de simplesmente depósitos de carbono, complica a tomada de decisões e pode exigir mudanças nas políticas. Estou plenamente consciente destes desafios. Passei toda a minha vida adulta estudando e pensando sobre o ciclo do carbono e às vezes também não consigo ver a floresta por causa das árvores. Certa manhã, há vários anos, eu estava sentado no chão de uma floresta tropical na Costa Rica medindo CO? emissões do solo – um processo relativamente demorado e solitário.

Enquanto esperava que a medição terminasse, avistei um sapo venenoso de morango - um animal minúsculo e brilhante como uma joia do tamanho do meu polegar - pulando no tronco de uma árvore próxima. Intrigado, observei seu progresso em direção a uma pequena poça de água contida nas folhas de uma planta pontiaguda, na qual alguns girinos nadavam preguiçosamente. Assim que a rã alcançou este aquário em miniatura, os minúsculos girinos (seus filhos, como se viu) vibraram animadamente, enquanto a mãe depositava ovos não fertilizados para eles comerem. Como aprendi mais tarde, as rãs desta espécie (Oophaga pumílio) tomam muito cuidado com sua prole e a longa jornada da mãe se repetia todos os dias até que os girinos se transformassem em sapos.

Ocorreu-me, enquanto arrumava meu equipamento para voltar ao laboratório, que milhares de pequenos dramas estavam se desenrolando ao meu redor em paralelo. As florestas são muito mais do que apenas depósitos de carbono. Eles são as teias verdes incognoscivelmente complexas que unem os destinos de milhões de espécies conhecidas, com outros milhões ainda esperando para serem descobertos. Para sobreviver e prosperar em um futuro de mudanças globais dramáticas, teremos que respeitar essa teia emaranhada e nosso lugar nela.

Sobre o autor

Bonnie Waring, Palestrante sênior, Grantham Institute - Mudanças Climáticas e Meio Ambiente, Imperial College London

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Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.