A absorção de carbono pelas florestas será comprometida pelas mudanças climáticas e pela temperatura das folhas

Um novo estudo liderado pela Oregon State University sugere que as folhas nas copas das florestas não são capazes de se resfriar abaixo da temperatura do ar circundante, provavelmente significando que a capacidade das árvores de evitar aumentos prejudiciais de temperatura e de extrair carbono da atmosfera será comprometida em um ambiente mais quente. , clima mais seco.

As descobertas de uma colaboração internacional que incluiu pesquisadores de várias universidades e agências governamentais contrastam com uma teoria predominante na comunidade científica de que as folhas do dossel podem manter sua temperatura dentro de uma faixa ideal para a fotossíntese – o processo pelo qual as plantas verdes fazem seu alimento a partir da luz solar e dióxido de carbono.

Publicada na revista Proceedings of the National Academy of Sciences , a pesquisa é importante para entender e prever as respostas das plantas às mudanças climáticas, disse o principal autor Chris Still, da OSU College of Forestry, que observa que vários estudos sugerem que muitas das florestas do mundo estão se aproximando. seu limite térmico para absorção de carbono.

“Uma hipótese conhecida como homeotermia foliar limitada argumenta que, por meio de uma combinação de características funcionais e respostas fisiológicas, as folhas podem manter sua temperatura diurna próxima à melhor temperatura para a fotossíntese e abaixo do que é prejudicial para elas”, disse Still. “Especificamente, as folhas devem esfriar abaixo da temperatura do ar em temperaturas mais altas, geralmente superiores a 25 ou 30 graus Celsius. Essa teoria também implica que o impacto do aquecimento climático nas florestas será parcialmente mitigado pela resposta de resfriamento das folhas”.

Acredita-se que as folhas tenham uma variedade de mecanismos que permitem que elas se resfriem mesmo quando a temperatura do ar ao redor aumenta, no que é conhecido como “homeotermia das folhas”. No entanto, uma nova pesquisa da Oregon State University sugere que as folhas do dossel não se resfriam consistentemente abaixo das temperaturas do ar diurno ou permanecem dentro de uma faixa estreita de temperatura, indo contra essa teoria.

Isso significa que, à medida que o planeta se aquece devido às mudanças climáticas, as folhas terão dificuldade em extrair dióxido de carbono da atmosfera para a fotossíntese.

Como as mudanças climáticas afetam a fotossíntese?

A fotossíntese é o processo em que as folhas convertem a luz solar e o dióxido de carbono em seus alimentos, o que ocorre melhor entre 15 ° C e 30 ° C (59 ° F e 86 ° F). Acredita-se que as folhas tenham uma variedade de mecanismos que permitem que elas se resfriem mesmo quando a temperatura do ar ao redor aumenta, no que é conhecido como “homeotermia das folhas”.

No entanto, uma nova pesquisa da Oregon State University sugere que as folhas do dossel não se resfriam consistentemente abaixo das temperaturas do ar diurno ou permanecem dentro de uma faixa estreita de temperatura, indo contra essa teoria. Isso significa que, à medida que o planeta se aquece devido às mudanças climáticas, as folhas terão dificuldade em extrair dióxido de carbono da atmosfera para a fotossíntese.

Still e colaboradores usaram imagens térmicas para observar a temperatura das folhas do dossel em vários locais bem instrumentados na América do Norte e na América Central – da floresta tropical do Panamá à linha de árvores de alta altitude no Colorado –e descobriram que as folhas do dossel não esfriam consistentemente abaixo temperaturas do ar diurnas ou permanecem dentro de uma estreita faixa de temperatura como previsto pela teoria da homeotermia das folhas limitadas.

As câmeras térmicas foram montadas em torres equipadas com sistemas que medem os “fluxos” de carbono, água e energia – trocas entre a floresta e a atmosfera – além de uma série de variáveis ambientais. “O uso de imagens térmicas contínuas de alta frequência para monitorar as copas das florestas realmente muda o que podemos aprender sobre como as florestas estão lidando com o estresse do aumento das temperaturas”, disse Andrew Richardson, professor da Northern Arizona University e coautor do estudo.

“Antes das câmeras térmicas, se você quisesse medir a temperatura do dossel, você tinha que colar termopares nas folhas com band-aids e esperar até que o vento os puxasse. Mas essas câmeras nos permitem medir as mudanças 24 horas por dia, sete dias por semana, em muitas estações e anos”.

O estudo mostrou que as folhas do dossel aquecem mais rápido que o ar, são mais quentes que o ar durante a maior parte do dia e só esfriam abaixo da temperatura do ar no meio da tarde.

O aquecimento climático futuro provavelmente levará a temperaturas ainda maiores das folhas do dossel, o que afetaria negativamente o ciclo de carbono da floresta e aumentaria o risco de mortalidade da floresta, dizem os cientistas.

“A temperatura da folha é reconhecida há muito tempo como importante para a função da planta devido à sua influência no metabolismo do carbono e nas trocas de água e energia”, disse Still. “Se a fotossíntese do dossel diminuir com o aumento da temperatura, a capacidade das florestas de atuar como sumidouro de carbono será reduzida”.

A temperatura da folha em diferentes habitats é afetada pela forma como o tamanho da folha varia com o clima e a latitude, bem como a estrutura do dossel, explica Still. As folhas grandes ocorrem principalmente em climas quentes e úmidos, e as características das folhas, como maior refletância e tamanhos menores, que aumentam a capacidade de liberar calor e levar a um maior resfriamento, ocorrem principalmente em plantas que crescem em áreas quentes e secas.

Em grande parte dos trópicos quentes e úmidos, a temperatura das folhas já está se aproximando ou ultrapassando os limites para a fotossíntese líquida positiva – a taxa de fixação de carbono menos a taxa de dióxido de carbono perdido durante a respiração das plantas.

Oregon State University “Se as folhas são geralmente mais quentes do que o ar circundante, como sugerem nossas descobertas, as árvores podem estar se aproximando de limites críticos de estresse térmico mais rápido do que esperamos”, disse Richardson.

“Nossos resultados têm grandes implicações para entender como as plantas se aclimatam ao aquecimento e sugerem uma capacidade limitada das folhas do dossel de regular sua temperatura”, acrescentou Still.

“Nossos dados e análises sugerem que um clima mais quente resultará em temperaturas ainda mais altas das folhas do dossel, provavelmente levando à redução da capacidade de assimilação de carbono e, eventualmente, danos causados pelo calor”.