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A floresta no limite

Redução de chuvas elimina árvores de grande porte e diminui capacidade de absorção de carbono na Amazônia

RICARDO ZORZETTO | ED. 156 | FEVEREIRO 2009

 

Verde vulnerável: fogo avança mais facilmente em meio à vegetação seca

Verde vulnerável: fogo avança mais facilmente em meio à vegetação seca

A paisagem que Paulo Brando encontrou em outubro passado na Floresta Nacional do Tapajós em Belterra, município no oeste do Pará, é bem distinta da que o encantou em sua primeira viagem à região seis anos atrás. As árvores mais altas e imponentes tinham muito menos folhas que o normal e já não se abraçavam no topo da floresta como antes. Várias estavam secas e mortas e por entre os vãos da copa deixavam espiar o céu. Quase sempre inacessíveis a quem caminha pela mata, os raios de sol chegavam à camada de folhas no solo, deixando-a mais seca e propensa a pegar fogo. Felizmente a transformação observada pelo engenheiro florestal paulista se restringe – ao menos por enquanto – a uma pequena área da Amazônia que na última década vem servindo de laboratório natural para pesquisadores brasileiros e norte-americanos interessados em descobrir o que pode acontecer com a mais vasta floresta tropical do mundo caso, como previsto, a temperatura do planeta continue aumentando e as chuvas diminuam na região.

No interior dessa reserva ambiental às margens do rio Tapajós, a 67 quilômetros ao sul de Santarém, Daniel Nepstad, ecólogo do Centro de Pesquisas Woods Hole, nos Estados Unidos, e fundador do Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia (Ipam), criou no final dos anos 1990 um elaborado experimento a céu aberto. Selecionou um hectare de vegetação nativa – o correspondente a um quarteirão com 100 metros de lado – no qual simulou secas intensas semelhantes às causadas de tempos em tempos no leste da Amazônia pelo El Niño, o aquecimento anormal das águas superficiais do oceano Pacífico.

Durante cinco estações chuvosas seguidas, cerca de 30 pesquisadores e auxiliares da equipe de Nepstad instalaram um pouco acima do solo 5.660 painéis plásticos de 3 metros de comprimento por 0,5 metro de largura, recolhidos ao final de cada período de chuvas. Como uma espécie de guarda-chuva sobre a floresta, os painéis desviavam as águas vindas do céu para um sistema de calhas que as conduziam para longe dali. Os efeitos desse experimento complexo e dispendioso – foram medidos gases emitidos para a atmosfera, umidade do solo, crescimento das plantas, entre outros fatores – começaram a se tornar mais claros recentemente com a publicação de artigos científicos detalhando os danos causados por cinco anos de uma seca experimental severa que reduziu de 35% a 40% o volume de água que chegava ao solo (o índice médio de chuvas na região de Santarém é de 2 mil milímetros por ano, concentrados de dezembro a junho).

Tornar impermeável à chuva o chão da floresta pode até parecer uma ideia extravagante. Mas não faltavam razões para seguir com o projeto. Modelos climáticos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) estimam que algumas regiões da Amazônia podem ficar até oito graus mais quentes nas próximas décadas se o consumo de combustíveis derivados de petróleo e a derrubada e a queima de florestas no mundo seguirem no ritmo atual, elevando a concentração atmosférica de gás carbônico, o principal agente associado ao aquecimento e à transformação do clima do globo. Uma provável consequência desse aumento da temperatura é a alteração no regime de chuvas no planeta.

“Ainda não há um consenso sobre o que pode ocorrer com as chuvas na Amazônia”, explica Carlos Nobre, climatologista do Inpe e membro do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), órgão das Nações Unidas que analisa as evidências de alterações no clima da Terra. “Dos 23 modelos climáticos que fundamentaram o relatório de 2007 do IPCC, a maioria mostra uma tendência de redução entre 10% e 30% das chuvas na Amazônia, mas o restante indica a possibilidade de que permaneçam nos níveis atuais ou até aumentem”, diz Nobre, coordenador do Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais.

Painéis, torres e poços: esboço Seca floresta

Painéis, torres e poços: esboço Seca floresta

Além da mata
Apesar da incerteza, a diminuição de chuvas sobre a floresta, resultado de fenômenos El Niño mais frequentes e intensos ou do aquecimento do Atlântico Norte decorrente do aquecimento do planeta, preocupa. Com menos chuva, é grande o risco de que a mata densa e exuberante que se espalha por quase 7 milhões de quilômetros quadrados na América do Sul se transforme, em especial a sul e a leste, em uma vegetação mais baixa, rala e seca, cuja aparência lembra a de savanas. E os prejuízos dessa transformação na estrutura e na fisionomia da floresta – ela passaria de úmida a seca – não devem se limitar à Amazônia. É que a água que a vegetação amazônica extrai do solo e lança à atmosfera controla o clima e as chuvas de boa parte do Brasil e da América do Sul (Pesquisa FAPESP nº 114).

“Pequenas alterações na floresta podem afetar o balanço hídrico e térmico de outras regiões”, afirma o agrônomo Eneas Salati. Ex-professor da Universidade de São Paulo (USP) e ex-diretor do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), Salati estuda há cerca de 40 anos a reciclagem natural de água e a formação de chuvas na Amazônia. Em um experimento conduzido duas décadas atrás na bacia hidrográfica de um afluente do rio Negro, no estado do Amazonas, cerca de 800 quilômetros a oeste de Santarém, ele descobriu que as plantas da floresta devolviam à atmosfera, na forma de vapor eliminado pela transpiração, metade da água das chuvas – efeito comprovado por estudos posteriores. Embora existam variações internas entre uma região e outra da Amazônia, esses valores não devem variar muito. Por essa razão, calcula-se que pouco menos da metade da água que cai sobre a floresta na forma de chuva retorne como vapor para a atmosfera. “Parte desse vapor sobe até a alta troposfera e vai até a Antártida, onde produz depósitos de gelo”, conta Salati, atualmente diretor técnico da Fundação Brasileira para o Desenvolvimento Sustentável. Nessa longa viagem, o vapor eliminado pelas árvores da Amazônia contribui para intensas chuvas no Sudeste e Sul do país, responsáveis por parte importante da produção agropecuária nacional.

Seca artificial
Ante o risco de um futuro mais seco, Nepstad decidiu verificar experimentalmente o quanto a floresta resiste à redução das chuvas e como ela se transforma se essa situação durar muito tempo. Em parceria com o biólogo Eric Davidson, do Woods Hole, e o ecólogo Paulo Moutinho, do Ipam, Nepstad bolou o experimento Seca floresta em Tapajós, onde a estrutura e a fisionomia da vegetação são semelhantes às de quase um terço da Floresta Amazônica. O projeto, que envolveu pesquisadores de 14 instituições, integrou o Experimento em Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA) e foi financiado pelos governos brasileiro e norte-americano. Além dos painéis plásticos transparentes instalados acima do solo – os painéis eram virados algumas vezes na semana para que as folhas mortas e galhos chegassem ao chão –, os pesquisadores ergueram quatro torres de 30 metros de altura interligadas por passarelas de madeira, de onde era possível observar melhor a copa das árvores, e cavaram cinco poços com 11 metros de profundidade para medir alterações na reserva de água do subsolo. Em outro hectare da mesma floresta construíram aparatos semelhantes, mas mantiveram a área descoberta para permitir comparações – é a chamada área controle. “Não tínhamos intenção de predizer qual será o futuro da floresta, pois para isso teríamos de repetir o experimento em diferentes regiões, uma vez que a vegetação da Amazônia não é homogênea”, afirma Davidson, diretor de projetos de um segmento do LBA. “Queríamos apenas descobrir os possíveis efeitos da seca sobre a estrutura da mata.”

Já de início surgiram surpresas. A floresta no Tapajós resistiu bem aos dois primeiros anos de seca artificial – algo, de certo modo, esperado numa região frequentemente atingida pela escassez de chuva causada pelo El Niño. A mortalidade das árvores na área coberta pelos painéis permaneceu semelhante à da que continuava a receber chuva. A copa das árvores, porém, encolheu quase 20%. Aparentemente não porque morressem mais folhas, mas porque as novas simplesmente deixavam de nascer, relatou Nepstad em 2002 no Journal of Geophysical Research. A abertura no dossel da floresta permitiu entrada de mais luz, secando a camada de folhas e galhos caídos sobre o solo (serapilheira) e aumentando o risco de incêndio. Nepstad calculou que a área privada de chuva se tornou vulnerável ao fogo por até dez semanas, diante de dez dias nos locais mais úmidos.

Não foi tudo. “Já no primeiro ano as árvores praticamente pararam de crescer”, conta Paulo Brando, do Ipam, um dos integrantes da equipe. Houve uma queda de 20% no ritmo de crescimento das árvores de porte médio, com tronco de ao menos 10 centímetros de diâmetro e até 15 metros de altura, enquanto outras, como o louro-amarelo (Licaria brasiliensis) e o tachi-vermelho (Sclerobium chrysopillum), reduziram a taxa de fotossíntese, processo em que convertem a energia solar em açúcar, retirando gás carbônico da atmosfera. Trabalhando em um experimento semelhante montado em 2002 na Floresta Nacional de Caxiuanã, cerca de 1.300 quilômetros a leste de Santarém, Rosie Fisher e Patrik Meir, da Universidade de Edimburgo, Escócia, constataram que a provável razão da queda nas taxas de transpiração e fotossíntese da floresta é a maior dificuldade de as raízes absorverem água do solo.

Guarda-chuva na mata: painéis impediam água de chegar ao solo no Tapajós

Guarda-chuva na mata: painéis impediam água de chegar ao solo no Tapajós

Brando analisou, em especial, o caso da espécie mais comum na região: a caferana (Coussarea racemosa), árvore de 20 metros, casca fina e caule acinzentado que vive à sombra das mais altas, no sub-bosque da floresta. Com a restrição de chuvas, a caferana passou a produzir folhas, flores e frutos mais tarde que o normal, talvez como estratégia de economizar água. Seus frutos se tornaram mais leves e quase sem sementes após o quarto ano de seca, o que pode comprometer a reprodução da espécie. “Esse é um efeito da seca que raramente conseguimos observar”, diz Brando.

O estrago só não foi maior, segundo os pesquisadores, porque as árvores da Amazônia têm ao menos duas importantes estratégias de obter água durante secas prolongadas. A primeira são raízes profundas, capazes de buscar água a 11 metros abaixo do solo. A segunda é a redistribuição hídrica, um mecanismo de extrair água das áreas mais úmidas e depositar nas desidratadas, identificado entre as árvores da Floresta Nacional do Tapajós pelos biólogos Rafael Oliveira, da Universidade Estadual de Campinas, e Todd Dawson, da Universidade da Califórnia em Berkeley, Estados Unidos (Pesquisa FAPESP nº 151).

Quando a umidade do solo se encontra muito baixa, durante a noite as raízes de árvores como o breu (Protium robustum) e a maçaranduba (Manilkara huberi) absorvem a água armazenada nas camadas mais profundas e a distribuem por meio de uma trama de raízes superficiais próxima ao chão da floresta, mais seco. Descoberta por Martyn Caldwell e James Richards no final dos anos 1980 em plantas de regiões desérticas, a redistribuição hídrica permite a sobrevivência dessas árvores e de plantas vizinhas de raízes mais curtas. No período de chuvas, esse fluxo inverte: durante a noite as raízes superficiais retiram água da terra encharcada e a conduzem para as raízes profundas, que a armazenam metros abaixo da superfície. Ao incorporar os dados observados no Tapajós a um modelo climático, Jung-Eun Lee, Inez Fung, Oliveira e Dawson constataram que a redistribuição hídrica ajuda a explicar como a floresta mantém por algum tempo, nas secas prolongadas, seus níveis normais de fotossíntese e transpiração, essencial para o equilíbrio do clima do planeta. “Se a maior parte das árvores da floresta usar de fato esse mecanismo, o desmatamento da Amazônia pode ter consequências mais graves do que imaginávamos”, diz Oliveira, um dos autores do artigo que relata esses resultados em 2005 nos Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Sem reservas
As estratégias de busca de água, porém, não foram suficientes para impedir os danos que emergiram a partir do terceiro ano do experimento. A redução de pouco mais de um terço das chuvas por cinco anos fez baixar em quase 90% as reservas de água profundas, situadas entre 2 e 11 metros abaixo da superfície, na parcela coberta por painéis plásticos. Na área controle, 70% da água armazenada no subsolo permanecia disponível durante a estação seca. “O limite mínimo de chuvas para a vegetação se manter nessa região é de 1.700 milímetros. Abaixo desse valor, aumenta o risco de mudanças”, diz Oliveira.

Sem água, as árvores não resistiram e começaram a sucumbir – em especial as maiores e mais encorpadas, que acumulam 90% da biomassa da floresta. Morreram duas vezes mais árvores de grande porte, com tronco com 10 a 30 centímetros de diâmetro, na área privada de chuva do que no controle. Entre as mais imponentes, com caule de mais de 30 centímetros e entre 30 e 40 metros de altura, essa taxa foi ainda mais alta: 4,5 vezes maior. Numa avaliação mais geral, uma em cada dez árvores grandes secou na parcela coberta pelos painéis, ao passo que essa taxa foi de uma em cada 200 na área controle. A mortalidade continuou mais elevada um ano depois que o grupo removeu definitivamente os painéis plásticos da floresta, em 2005, informaram Nepstad e Ingrid Thover, do Ipam, em 2007 na Ecology.

Incêndio experimental: queimada favorece invasão de gramíneas

Incêndio experimental: queimada favorece invasão de gramíneas

“O componente mais afetado pela redução de chuvas foi o estoque de carbono da floresta”, afirma Paulo Brando. Nos cinco anos de redução de chuvas, a taxa de crescimento das plantas, que inicialmente havia caído 20%, baixou ainda mais: foi 41% menor do que na área de controle durante o experimento, constatou o engenheiro florestal do Ipam, atualmente aluno de doutorado na Universidade da Flórida, nos Estados Unidos. Esse crescimento minguado se refletiu principalmente na produção de madeira, 33 toneladas menor na área coberta com painéis plásticos. A floresta mais seca também produziu 47 toneladas a mais de matéria orgânica morta.

Apresentados em maio de 2008 na Philosophical Transactions of the Royal Society B, esses resultados indicam que diminuiu muito a capacidade de retirar gás carbônico (CO2) da atmosfera, fonte do carbono que é incorporado pelas plantas e transformado em caule, folhas, flores e frutos. “Ainda que as árvores menores tenham passado a crescer mais com a morte das maiores, a redução de folhas do dossel e a entrada de mais luz, esse crescimento esteve longe de ser suficiente para restaurar os níveis iniciais de absorção de CO2”, diz Brando. “Provavelmente levaria centenas de anos para a floresta recuperar a capacidade atual de estocar carbono.”

Mantidas as outras condições (temperatura, área de mata e concentração de CO2) constantes nos níveis atuais, a diminuição de chuvas poderia transformar a Amazônia de um sumidouro em um emissor global. Estudos das emissões de gases feitos pelo LBA indicam que hoje a floresta se encontra em uma situação de quase equilíbrio no que diz respeito à emissão e à absorção de carbono: cada hectare da floresta é capaz de retirar do ar por ano 0,5 tonelada de carbono a mais do que emite.

Não é pouco. Calcula-se que os 700 milhões de hectares da floresta extraiam da atmosfera 350 milhões de toneladas de carbono a cada ano, quase um décimo do que é absorvido por todas as florestas tropicais do planeta – e 3,5% do que é lançado à atmosfera pelas atividades humanas.

“Precisamos ter em mente que a redução de chuvas não é o único fator a influenciar o futuro da floresta”, lembra Carlos Nobre. Um modelo climático que a equipe de Nobre vem desenvolvendo no Inpe indica que, ao menos inicialmente, o aumento de gás carbônico na atmosfera pode contrabalançar o efeito da diminuição de chuvas. “A tendência de alteração nas regiões sul e leste da Amazônia continua, mas atenuada”, diz Nobre.

Ainda que não avalie a influência desses outros fatores, o Seca floresta pode contribuir para o aprimoramento das previsões de alteração no clima. Seus resultados podem alimentar modelos climáticos mais precisos e realistas, uma vez que os atuais não incluem alterações na área total e na estrutura das florestas decorrentes das mudanças climáticas. “Esse trabalho está quantificando parâmetros que seriam muito difíceis de calcular”, afirma Eneas Salati.

Sob risco: mudanças climáticas podem transformar parte da Amazônia em savana

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Calor e fogo
Enquanto acompanhava as transformações no Tapajós, uma vegetação densa e fechada que se ergue em média a 30 metros do solo, Nepstad e sua equipe começaram a se perguntar: se parte da Floresta Amazônica realmente se tornar mais seca e suscetível ao fogo, o que ocorre em seguida? Para descobrir, planejaram outro experimento grandioso: atear fogo a uma área de floresta mais seca, semelhante ao que poderia ser a Amazônia no futuro.

Conseguiram autorização para realizar o projeto, conhecido como Experimento de savanização, em uma fazenda em Mato Grosso do grupo André Maggi, da família de Blairo Maggi, governador do estado e maior plantador de soja do país. Nessa região chovem 1.700 milímetros por ano e a floresta é mais aberta e baixa – o dossel tem em média 20 metros de altura –, uma vegetação de transição entre a Floresta Amazônica e o Cerrado (Pesquisa FAPESP nº 103).

Por quatro anos seguidos, de 2004 a 2007, a equipe de Nepstad e Davidson colocou fogo em área de 50 hectares de floresta de transição. Agora começam a comparar o que aconteceu ali com as mudanças observadas em uma área de 50 hectares queimada duas vezes, em 2004 e 2007, e outra de mesmo tamanho que permaneceu livre do fogo.

O fogo abaixo do joelho – incêndios com chamas mais altas são raros em área de vegetação fechada – consumiu principalmente as árvores menores, com diâmetro entre 10 e 20 centímetros. A mortalidade dessas árvores mais que dobrou depois das duas primeiras queimadas: a cada ano passaram a morrer quase 10% delas. Outro grupo que sofreu foi o das lianas, trepadeiras de caule amadeirado que formam redes impenetráveis ligando o chão da floresta à copa das árvores. “Os danos causados pelo fogo foram complementares ao da redução de chuvas, que afetou principalmente as árvores mais altas”, conta a bióloga Jennifer Balch, atualmente pesquisadora do Centro Nacional de Síntese e Análise Ecológica, nos Estados Unidos.

Curiosamente, queimadas sucessivas reduziram o poder de ação do fogo, que a cada ano se espalhava por uma área menor e com chamas mais baixas, relatou a bióloga em outubro de 2008 na Global Change Biology. A razão, comprovou Jennifer, é que a cada queimada diminui a quantidade de folhas e galhos secos, o principal combustível dos incêndios florestais. Mas esse efeito parece temporário. É que a morte de árvores maiores, que é mais lenta, pode aumentar novamente o alimento do fogo. Jennifer constatou ainda que as queimadas favorecem a invasão nas bordas da floresta de gramíneas, vegetação mais propensa a queimar na seca.

Aparentemente a repetição das queimadas exauriu o poder de recuperação da floresta. “Havia sementes e plântulas [plantas jovens] de várias espécies brotando depois do primeiro fogo”, conta Jennifer. “Mas, depois da terceira queimada, o número de espécies em regeneração caiu pela metade.”

Oswaldo de Carvalho Júnior, biólogo do Ipam, notou que algumas espécies de mamíferos inicialmente se beneficiam do fogo, enquanto outras diminuíram. “O número de espécies que frequentavam a área não diminuiu, mas a população de cada uma delas baixou, com exceção das antas, que preferem as folhas tenras dos brotos”, diz Carvalho.

Os pesquisadores do Woods Hole e do Ipam pretendem manter o experimento em Mato Grosso por alguns anos e retornar à Floresta Nacional do Tapajós para acompanhar a recuperação da mata. Enquanto buscam descobrir mais sobre a capacidade de resistência e adaptação da floresta, colecionam indícios de que o clima já está mudando. “Nos últimos anos”, conta Davidson, “os fazendeiros do Mato Grosso vêm alterando o padrão de plantio por causa das chuvas, que chegam mais tarde. Eles sabem que hoje o fogo se espalha mais rapidamente e de forma mais perigosa”.

Artigos científicos
BRANDO, P.M. et al. Drought effects on litterfall, wood production and belowground carbon cycling in an Amazon forest: results of a throughfall reduction experiment. Philosophical Transactions of the Royal Society B. v. 363, n. 1.498, p. 1.839-1.848, 27 mai. 2008.
BALCH, J.K. et al. Negative fireback in a transitional forest of southeastern Amazonia. Global Change Biology. v. 14, n. 10, p. 2.276-2.287, out. 2008.


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