El monitoreo prolongado de más de 50 áreas permanentes del Bosque Atlántico, situadas dentro y fuera del Parque Estadual de Serra do Mar (PESM), entre el litoral norte del estado de São Paulo y la zona de Vale do Paraíba, ha permitido avanzar en la comprensión de las interacciones entre la vegetación y el clima de ese bioma. Distintos proyectos finalizados o en curso en el marco del Programa Biota-FAPESP, una iniciativa que cumple 20 años de existencia en 2020 y congrega a 1.200 investigadores, muestran los beneficios de que la selva se mantenga en pie. La evolución de los estudios en ese fragmento del Bosque Atlántico, un bioma del cual solo queda en Brasil el 12,5% de su cobertura original, refleja la propia dinámica de cambios que atraviesa el Programa Biota.
El programa fue puesto en marcha en marzo de 1999, con el propósito original de mapear y analizar la abundancia de especies del estado de São Paulo. Posteriormente amplió su espectro de actividades, generando informaciones que redundaron en nuevas políticas públicas para la conservación y restauración de áreas verdes y pasó a colaborar o a veces incluso fue protagonista de estudios en los que se entremezclan la cuestión de la biodiversidad, dentro del marco incierto de los cambios climáticos. El Programa Biota-FAPESP, que a lo largo de su existencia obtuvo casi 300 subvenciones para proyectos de investigación de la Fundación, celebra este año su vigésimo aniversario, aunque en los papeles ya han pasado más de 21 años. “Decidimos festejarlo ahora porque nuestra revista electrónica, Biota Neotropica, cumplió 20 años en 2020”, explica el biólogo Carlos Alfredo Joly, de la Universidad de Campinas (Unicamp), mentor principal del Biota y que además es uno de sus coordinadores.
Como en los primeros días del programa, los trabajos iniciales en el sector del litoral norte del Bosque Atlántico tenían como meta la elaboración de un inventario de las especies de la flora y fauna locales. Este es un tipo de registro fundamental que nunca finaliza. La composición de plantas y animales de las selvas no es algo estático, sino que siempre hay especies y abundancia de las mismas por describir. “En la actualidad ya tenemos una buena idea de la flora arbórea del Bosque Atlántico, tal como lo muestra el trabajo que publicamos en 2012. Ahora pretendemos comprender cómo es que funciona la selva, cómo interactúan sus especies y de qué manera se relacionan con los cambios climáticos”, explica Joly. Experto en ecología vegetal, el biólogo de la Unicamp promueve y participa en estudios en el sector norte del Bosque Atlántico paulista prácticamente desde que se implementó el programa.
Estudios más exhaustivos permiten dimensionar lo que se denominan servicios ambientales o ecosistémicos que la cobertura vegetal presta silenciosamente a la sociedad. De esta manera, la ciencia tiene más elementos para responder a las preguntas relativas a la influencia de la vegetación sobre el régimen pluvial y las temperaturas de una región específica (y también al revés) así como su importancia para ralentizar o acelerar los cambios climáticos en el entorno local o incluso regional. Un artículo científico publicado en diciembre de 2019 en la revista PLOS ONE ilustra el abordaje más sistémico de estos trabajos del Biota.
Mediante simulaciones elaboradas para los fragmentos del Bosque Atlántico ubicados en la periferia del PESM y en tramos que se encuentran fuera de los límites del parque, el trabajo señala que la tala de una cuarta parte de una hectárea de bosque eleva la temperatura superficial local en 1 grado Celsius (ºC). Si se deforestase el área completa, el calentamiento llegaría a los 4 ºC. El estudio formó parte de una colaboración entre científicos del Biota y otros investigadores del Programa FAPESP de Investigaciones sobre Cambios Climáticos Globales (PFPMCG, por sus siglas en portugués). El autor sénior del estudio, por el Biota, fue Joly, mientras que por el PFPMCG, ese papel le correspondió al climatólogo Humberto Ribeiro da Rocha, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP) y miembro de la coordinación del referido programa.
El PESM, con una superficie que abarca 332 mil hectáreas, es la mayor área protegida continua de Bosque Atlántico de Brasil, un entorno proclive para las investigaciones a largo plazo. La unidad de conservación paulista se extiende desde el límite con el estado de Río de Janeiro hasta el litoral sur de São Paulo. Su fauna y flora están compuestas por más de 1.300 especies de animales, tales como el mono capuchino, el tapir y el perezoso, y 1.200 especies botánicas, como por ejemplo, Tibouchina mutabilis, un árbol conocido en Brasil como manacá-da-serra, el bambú y el palmito (Euterpe edulis). Desde 2003, un tramo del sector norte del parque, comprendido entre la playa de Picinguaba, en Ubatuba, a nivel del mar, y el municipio de São Luiz do Paraitinga, en la cima del cerro, a unos 1.100 metros de altitud, es el escenario de uno de los más longevos esfuerzos de investigación del Biota.
Los investigadores del programa lleva a cabo estudios con diferentes enfoques en segmentos de vegetación permanente de 1 hectárea, un área de 100 metros (m) por 100 m, dentro del PESM. Estos tramos están ubicados en áreas continuas de selva bien preservada, como ocurre prácticamente en todo el parque. Excepto en los casos de prácticas ilegales, tales como la caza de mamíferos y aves, y la extracción de palmitos, una de las especies típicas de la región, la unidad de conservación sufre pocas presiones externas. Esas parcelas fueron seleccionadas porque representan las variantes de cobertura vegetal y de climas que pueden encontrarse en el Bosque Atlántico a medida que uno se aleja del litoral, inicia el ascenso a Serra do Mar y llega a la cumbre de sus montañas. La diversidad de ecosistemas abarca desde vegetación de dunas, restingas y manglares hasta bosques de araucarias y selvas húmedas densas.
En los comienzos del Biota se escogieron 14 segmentos en el interior del parque; hoy en día son 22. Hay sectores monitoreados en la restinga a nivel del mar, en las tierras bajas, con menos de 100 m de altitud, en zonas submontañosas, entre los 200 y 400 metros sobre el nivel del mar, y en sectores de montaña, de 900 a 1.100 metros de altitud. “La diferencia de temperatura entre las zonas que se encuentran a nivel del mar y las que se ubican por encima de los mil metros puede ser de hasta 7 ºC”, comenta la ingeniera agrónoma Simone Aparecida Vieira, del Núcleo de Estudios e Investigaciones Ambientales de la Unicamp, otra de las coordinadoras del Biota, que lleva adelante estudios en la región. Alrededor de 54 mil árboles fueron marcados con placas de identificación y se los monitorea periódicamente. En promedio, se realiza un seguimiento de más de 2 mil árboles de 120 especies en cada fracción. Se chequean regularmente parámetros tales como el ritmo de crecimiento, la tasa de mortalidad y la capacidad de almacenar carbono en su biomasa.
Con posterioridad, a mediados de la década pasada, los científicos del Biota establecieron un nuevo conjunto de 32 parcelas, cada una de una superficie menor (0,25 hectárea), en 16 fragmentos del Bosque Atlántico situados en tierras privadas entre São Luiz do Paraitinga y Taubaté, en la zona de Vale do Paraíba. Esos segmentos dispersos de vegetación, algunos en los bordes del PESM y otros más alejados, representan segmentos del Bosque Atlántico que fueron alterados por actividades humanas como la ganadería, por ejemplo, en diferentes escalas y períodos. Los fragmentos se utilizan mucho en los estudios del Biota referentes al rol que cumplen y al proceso de recuperación de las áreas no continuas del Bosque Atlántico.
Estudios recientes sugieren que el historial del uso de los fragmentos, islas de selva rodeadas por zonas deforestadas, puede ser más importante que su tamaño para la conservación de la biodiversidad. “Incluso siendo pequeñas y aisladas, las áreas bien cuidadas, que a veces son mantenidas por distintas generaciones de una familia, pueden albergar una mayor abundancia de especies que otros fragmentos mayores”, comenta Vieira. “Queda claro que el tamaño y la proximidad de uno de esos segmentos con otras áreas preservadas es importante, pero eso no lo es todo”. Fuera de las unidades de conservación, como en el caso del PESM y otros parques, donde hay extensas áreas continuas de la selva que bordea la costa brasileña, el Bosque Atlántico sobrevive en fragmentos que en su mayoría, abarcan menos de 1 kilómetro cuadrado.
Junto a la entonces estudiante de doctorado Nidia Marchiori, en la Unicamp, el biólogo Marcos P. Aidar, del Instituto de Botánica, un organismo ligado a la Secretaría de Infraestructura y Medio Ambiente del Estado de São Paulo, desarrolló un índice que se basa en la enzima nitrato reductasa, presente en las hojas de las plantas, para calcular el grado de madurez en los segmentos del Bosque Atlántico en proceso de recuperación. “Si las plantas de un fragmento de la selva utilizan esa enzima en demasía, eso significa que el área se encuentra en una fase inicial de crecimiento y regeneración”, dice Aidar. “Este parámetro puede ser importante para definir las políticas de manejo para cada fragmento”.
Otra vertiente de los estudios que llevó a cabo el Biota en la parte norte del Bosque Atlántico, que comenzó hace alrededor de una década y continúa hasta hoy, apunta a entender cómo almacena y utiliza ese tipo de vegetación dos elementos importantes para su ciclo de vida: el carbono y el nitrógeno. En el caso del carbono, el mayor interrogante es el mismo que surge en los trabajos sobre la Amazonia realizados tanto en Brasil como en el exterior: ¿el Bosque Atlántico libera en la atmósfera más carbono, bajo la forma de dióxido de carbono (CO2), del que logra captar del aire y retener como biomasa en su vegetación y en el suelo? El nitrógeno es uno de los compuestos más importantes para el crecimiento de las plantas y su mayor o menor presencia afecta diversos aspectos de la fisiología de los vegetales.
Por el momento, los estudios señalan que el Bosque Atlántico parece hallarse en equilibrio. La selva tiende a absorber una cantidad algo mayor de CO2 de la que emite, siendo proclive, en años de gran sequía, como ocurrió en 2014, a tornarse una fuente de carbono para la atmósfera, un fenómeno que también se constató en los estudios realizados en la Amazonia. Los trabajos con esos dos elementos han generado algunos resultados inesperados. En un artículo de 2011, que salió publicado en la revista científica Ecology and Evolution, Vieira, Joly y otros colaboradores revelaron que las mayores concentraciones de carbono y nitrógeno en el Bosque Atlántico se encuentran debajo del suelo, almacenados como materia orgánica, y la cantidad de estos elementos crece a medida que aumenta la altura del terreno y la temperatura del suelo se reduce. En la Amazonia y en otras selvas similares al Bosque Atlántico hay mayor abundancia de carbono y nitrógeno por encima del suelo.
“En el Bosque Atlántico, un incremento de 1 ºC reduce la absorción anual de carbono en 17 toneladas por hectárea y la de nitrógeno en 1 tonelada”, comenta Vieira. La cantidad de carbono y de nitrógeno debajo del suelo era, respectivamente, el doble y 10 veces más que sobre la superficie del suelo. Pese a estos resultados, los investigadores verificaron que la biomasa sumada de las bromelias y las orquídeas, plantas que crecen sobre los árboles, puede almacenar cantidades nada desdeñables de carbono y su existencia debe tenerse en cuenta al momento de calcular el balance de este elemento. Un artículo publicado en 2018 en el periódico PeerJ hizo hincapié en otra contribución normalmente olvidada, la del bambú, que puede fijar anualmente alrededor de 60 kilogramos de nitrógeno por hectárea con la ayuda de las bacterias de vida libre presentes en sus hojas. Tal como lo sugiere este último dato, el Biota aún perdurará durante muchos años en la búsqueda de una mejor comprensión de las relaciones entre la vegetación y el clima.
Proyectos
1. ECOFOR: La biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas en áreas alteradas por el hombre en la Selva Amazónica y en el Bosque Atlántico (nº 12/51872-5); Modalidad Proyecto Temático; Programa Biota; Investigador responsable Carlos Alfredo Joly (Unicamp); Inversión R$ 4.244.219,29
2. Los cambios globales y el tiempo de residencia del carbono en la vegetación y en el suelo a lo largo de un gradiente altitudinal del Bosque Atlántico en el nordeste del estado de São Paulo – Brasil (nº 12/10851-5); Modalidad Ayuda de Investigación ‒ Regular; Programa Biota; Investigador responsable Simone Aparecida Vieira (Unicamp); Inversión R$ 193.601,66
3. Inversiones proclimáticas inteligentes en cuencas de montañas tropicales de América del Sur (ClimateWise) (nº 15/50682-6); Modalidad Proyecto Temático; Programa PFPMCG; Acuerdo Belmont Forum; Investigador responsable Humberto Ribeiro da Rocha (USP); Inversión R$ 712.971,90
4. La ecofisiología del uso de nitrógeno en árboles de Bosque Atlántico en São Paulo (nº 10/52292-7); Modalidad Ayuda de Investigación ‒ Regular; Programa Biota; Investigador responsable Marcos Pereira Marinho Aidar (Instituto de Botánica); Inversión R$ 399.246,93.
5. La composición florística, la estructura y la dinámica del funcionamiento del Bosque Atlántico Ombrófilo Denso de los núcleos Caraguatatuba, Cunha, Picinguaba y Santa Virginia, en el Parque Estadual de Serra do Mar (nº 12/51509-8); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Programa Biota; Investigador responsable Carlos Alfredo Joly (Unicamp); Inversión R$ 104.065,00
Artículos científicos
JOLY, C. A. et al. Florística e fitossociologia em parcelas permanentes da Mata Atlântica do sudeste do Brasil ao longo de um gradiente altitudinal. Biota Neotropica v. 12, n. 1, p. 25-145. ene/mar 2012
PADGURSCHI, M. C. G. et al. Nitrogen input by bamboos in neotropical forest: a new perspective. PeerJ, v. 6, e6024. nov. 2018.
VIEIRA, S.A. et al. Stocks of carbon and nitrogen and partitioning between above- and belowground pools in the Brazilian coastal Atlantic Forest elevation range. Ecology and Evolution. v. 1, n. 3, p. 421-434. nov. 2011
WANDERLEY, R.L.N. et al. Relationship between land surface temperature and fraction of anthropized area in the Atlantic forest region, Brazil. Plos One. 5 dic 2019
SILVA, C.A. et al. Fine root-arbuscular mycorrhizal fungi interaction in Tropical Montane Forests: effects of cover modifications and climate. Forest Ecology and Management. v. 476. 15 nov. 2020
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