Mudança climática pode alterar relações simbióticas entre microrganismos e árvores

24 de maio de 2019

AddThis Sharing Buttons

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – No solo das florestas, algumas espécies de fungos e de bactérias se associam a raízes de árvores para crescerem juntas, de modo a obterem benefícios mútuos. Os microrganismos auxiliam as plantas a absorver água e nutrientes do solo, a sequestrar carbono e a resistir aos efeitos das mudanças climáticas. Em troca, recebem carboidratos essenciais para seu desenvolvimento, produzidos pelas plantas durante a fotossíntese.

Uma colaboração de mais de 200 cientistas de diversos países, incluindo 13 de diferentes regiões do Brasil, mapeou a distribuição global dessas associações entre organismos de espécies diferentes (simbioses), fundamentais para o funcionamento dos ecossistemas florestais. Com base nesse mapeamento foi possível identificar fatores que determinam onde diferentes tipos de simbioses podem surgir e estimar os impactos das mudanças climáticas nessas relações simbióticas e, consequentemente, no crescimento das árvores nas florestas.

Mapeamento feito por consórcio internacional revela como estão distribuídas no globo essas associações entre espécies fundamentais para os ecossistemas florestais. Estudo foi destaque na capa da Nature

Se as emissões de dióxido de carbono (CO2) continuarem inalteradas até 2070, pode ocorrer uma redução de 10% nas espécies de árvores que se associam a um tipo de fungo encontrado principalmente em regiões mais frias do planeta, estimaram os pesquisadores.

O trabalho, destacado na capa da revista Nature, contou com a participação de Carlos Joly e de Simone Aparecida Vieira, ambos professores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e membros da coordenação do Programa de Pesquisas em Caracterização, Conservação, Restauração e Uso Sustentável da Biodiversidade (BIOTA-FAPESP).

“Já se sabia que a associação entre microrganismos e raízes é fundamental para alguns grupos de árvores conseguirem se estabelecer em regiões em que o solo é muito pobre e os nutrientes são liberados lentamente pela decomposição de matéria orgânica. O mapeamento permite entender como essas relações estão distribuídas no planeta e os fatores que as definem”, disse Vieira à Agência FAPESP.

Os pesquisadores se concentraram em mapear três dos tipos mais comuns de simbioses: fungos micorrízicos arbusculares, fungos ectomicorrízicos e bactérias fixadoras de nitrogênios. Cada uma dessas interações engloba milhares de espécies de fungos ou bactérias, que formam parcerias únicas com diferentes espécies de árvores.

Há 30 anos, o botânico inglês David Read, professor da University of Sheffield, da Inglaterra, e pioneiro nas pesquisas sobre simbioses, desenhou mapas de lugares no mundo onde achava que poderiam ser encontrados diferentes fungos simbióticos, com base nos nutrientes que exploram para permitir o crescimento das plantas.

Os fungos ectomicorrízicos, por exemplo, obtêm nitrogênio para as árvores diretamente de matéria orgânica, como folhas em decomposição. Por isso, Read propôs que esses microrganismos seriam mais bem-sucedidos em florestas com climas sazonais, mais frios e secos, onde a decomposição em razão da temperatura e umidade é mais lenta e a serrapilheira – camada de restos de plantas – é abundante.

Os fungos micorrízicos arbusculares, por sua vez, seriam dominantes nas florestas tropicais, nas quais o crescimento das árvores é limitado pelo fósforo do solo e nos quais os climas sazonais quentes e úmidos aumentam a decomposição.

Mais recentemente, um estudo feito por outro grupo de pesquisadores estimou que as bactérias fixadoras de nitrogênio seriam mais abundantes em biomas áridos, com solos alcalinos e altas temperaturas máximas.

Essas hipóteses puderam ser testadas, agora, com a coleta de dados de um grande número de árvores, em diversas partes do planeta, reunidos pela Global Forest Biodiversity Initiative (GFBI) – um consórcio internacional de cientistas florestais.

O consórcio é integrado, além de Joly e Vieira, por Pedro Henrique Santin Brancalion e Ricardo Gomes César, ambos da Universidade de São Paulo (USP), Gabriel Dalla Colletta, da Unicamp, Daniel Piotto, da Universidade Federal do Sul da Bahia (UFSB), André Luis de Gasper, da Universidade Regional de Blumenau (FURB), Jorcely Barroso e Marcos Silveira, da Universidade Federal do Acre (UFAC), Iêda Amaral e Maria Teresa Piedade, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), Beatriz Schwantes Marimon, da Universidade do Estado de Mato Grosso (Unemat), e Alexandre Fadigas de Souza, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Nos últimos anos, os pesquisadores ligados ao GFBI fizeram inventários de mais de 1,1 milhão de parcelas permanentes de florestas, que abrangem 28 mil espécies de árvores, de mais de 70 países, situadas em todos os continentes, à exceção da Antártida.

Os inventários reúnem informações, como a composição do solo, a topografia, a temperatura e a evolução do carbono fixado nessas parcelas permanentes de florestas ao longo de grandes períodos de tempo.

“As parcelas inventariadas por pesquisadores ligados ao BIOTA-FAPESP estão situadas na Mata Atlântica e incluem regiões do litoral norte do Estado de São Paulo, como Caraguatatuba, Picinguaba, Cunha e Santa Virgínia, e Carlos Botelho e Ilha do Cardoso, no litoral sul”, disse Joly. “Também inventariamos um conjunto expressivo de parcelas na Amazônia por meio de projetos em colaboração com outros grupos."

A partir desse conjunto de inventários, os pesquisadores conseguiram estimar a localização de 31 milhões de árvores espalhadas pelo mundo, assim como os fungos ou as bactérias simbióticos associadas a elas. Por meio de um programa de computador (algoritmo), foi possível determinar como diferentes variáveis relacionadas ao clima, química do solo, vegetação e topografia influenciam a prevalência de cada simbiose.

Os resultados das análises sugeriram que variáveis climáticas associadas à decomposição da matéria orgânica, como a temperatura e a umidade, são os principais fatores que influenciam as simbioses de fungos micorrízicos arbusculares e ectomicorrízicos. Já as simbioses de bactérias fixadoras de nitrogênio são provavelmente limitadas pela temperatura e acidez do solo.

“Qualquer mudança que possa ocorrer no clima no hemisfério norte pode deslocar os fungos ectomicorrízicos para outras regiões e ocorrer a perda ou uma diminuição muito grande da densidade dessas relações simbióticas”, disse Vieira.

“Isso pode afetar a ciclagem de nutrientes e, principalmente, a fixação de carbono, que depende dessa associação simbiótica para que a vegetação das florestas possa absorver nutrientes pouco disponíveis ou que não estão na forma de que necessitam”, afirmou.

Efeito das mudanças climáticas

A fim de estimar a vulnerabilidade dos padrões globais de simbiose às mudanças climáticas, os pesquisadores usaram o mapeamento para prever como poderiam mudar até 2070, se as emissões de dióxido de carbono continuarem inalteradas.

As projeções indicaram uma redução de 10% dos fungos ectomicorrízicos e, consequentemente, da abundância de árvores associadas a esses fungos – que correspondem a 60% das árvores.

Os pesquisadores alertam que essa perda poderia levar a mais CO2 na atmosfera, porque esses fungos tendem a aumentar a quantidade de carbono armazenado no solo.

“O CO2 limita a fotossíntese e, em princípio, seu aumento na atmosfera pode ter efeito fertilizante. As espécies de plantas que crescem mais rápido talvez consigam aproveitar melhor esse aumento da disponibilidade de CO2 na atmosfera do que aquelas que crescem mais lentamente. Dessa forma, poderíamos ter uma seleção de espécies. Mas ainda não há resposta para essa pergunta”, disse Joly.

Outra pergunta que os pesquisadores têm buscado responder é qual seria o impacto da interação do aumento da disponibilidade de CO2 na atmosfera com a elevação da temperatura do planeta no desenvolvimento das plantas. Com o aumento da temperatura as plantas terão que gastar mais recursos com a respiração, que aumentará mais do que a taxa de fotossíntese. O saldo desse balanço no crescimento da vegetação ainda não está claro, afirmam os pesquisadores.

“Essas questões, que dizem respeito às florestas tropicais, ainda estão em aberto. O monitoramento contínuo de parcelas permanentes de florestas vai nos ajudar a respondê-las”, disse Joly.

O artigo Climatic controls of decomposition drive the global biogeography of forest-tree symbioses (DOI: 10.1038/s41586-019-1128-0), de B. S. Steidinger, T. W. Crowther, J. Liang, M. E. Van Nuland, G. D. A. Werner, P. B. Reich, G. Nabuurs, S. de-Miguel, M. Zhou, N. Picard, B. Herault, X. Zhao, C. Zhang, D. Routh, GFBI consortium e K. G. Peay, pode ser lido na revista Nature em www.nature.com/articles/s41586-019-1128-0.

Influência da inundação na absorção de carbono em florestas

Pesquisa é orientada por professor da Unesp de Rio Claro

Fonte: Instituto Mamirauá

 

19/04/2017

 

Uma pesquisa, desenvolvida no Instituto Mamirauá, busca estimar o papel das florestas alagáveis da Amazônia na absorção de carbono do bioma, diante de um cenário de mudanças climáticas. Integrando diferentes metodologias de análise, o projeto propõe esclarecer a variação da produtividade vegetal da floresta em diferentes níveis de inundação no ambiente de várzea amazônica.

“Hoje, há uma grande discussão sobre mudanças climáticas e sabemos que a Amazônia é, de um modo geral, um sumidouro de carbono atmosférico. Ela sequestra e armazena parte significativa do carbono da atmosfera, que está causando uma mudança no clima. Mas os dados são da Amazônia como um todo. Se formos considerar as florestas alagáveis, temos apenas uma aproximação, uma suposição. Então, queremos refinar esses números”, explicou Jefferson Ferreira-Ferreira, autor da pesquisa e técnico do Instituto Mamirauá – que atua como uma unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações.

O professor doutor do Instituto de Geociências e Ciência Exatas (IGCE) da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Thiago Sanna Freire, orienta Jefferson na pesquisa. Ele afirma que as mudanças causadas pelo clima na Amazônia “podem levar a uma reorganização e redistribuição significativa das comunidades vegetais das várzeas, com efeitos diretos sobre a biodiversidade e a biogequímica desses ecossistemas”. Segundo o professor, a “análise dos registros históricos de dados hidrológicos para os grandes rios amazônicos já sugere uma intensificação do ciclo hidrológico nas últimas décadas, e predições usando modelos hidrológicos indicam que pode haver uma intensificação e aumento na frequência e recorrência de eventos extremos de seca e cheia, aos quais a vegetação não se encontra adaptada”.

Monitorando o ambiente

Para realizar uma parte do trabalho, foram instaladas seis parcelas florestais – áreas delimitadas que funcionam como “amostras” de florestas na pesquisa – em diferentes tipos florestais da Reserva de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá: várzea baixa, várzea alta e chavascal, que passam por níveis diferentes de alagação. As áreas estão sendo monitoradas regularmente. São coletadas amostras de serrapilheira, que é a matéria orgânica depositada na floresta, composta por folhas, galhos, flores, frutos e outros. A ideia dessa etapa, como explica Jefferson, é compreender como a floresta devolve, ao ambiente, o carbono absorvido em forma de gás da atmosfera.

A pesquisa também conta com a análise de imagens de satélite, visando extrapolar as estimativas para áreas maiores dentro da Reserva. “A ideia é compreender como diferentes regimes de inundação influenciam a produtividade de um mesmo tipo florestal e captar essa heterogeneidade da paisagem. Então, uma vez que conseguimos mapear a duração da inundação e as fitofisionomias para áreas maiores, conseguimos expandir este dado, que a gente está olhando só localmente e em campo, para áreas maiores”, comentou Jefferson, que é geógrafo e também trabalha com Geotecnologias no Instituto Mamirauá.

Previsão da Inundação

Os eventos extremos de cheia e seca costumam ser características conhecidas das mudanças climáticas. De acordo com Jefferson, uma contribuição importante da pesquisa será o desenvolvimento de uma modelagem da inundação na região contemplada pelo projeto. A partir disto, seria possível prever o período e o nível de inundação das áreas, o que contribuiria para o desenvolvimento de medidas para conter prejuízos ou para o planejamento das atividades econômicas praticadas pelas comunidades ribeirinhas.

Isso será possível com base em análises estatísticas dos dados de monitoramento do nível da água realizado, desde 1999, pelo Instituto Mamirauá na unidade de conservação. O modelo poderia demonstrar espacialmente a duração anual da inundação, de acordo com o autor. “Se este modelo de inundação evoluir como estamos esperando, ele pode ser usado para muitas coisas como, por exemplo, o manejo madeireiro ou para saber se os lagos estão conectados ou acessíveis num determinado momento do ano e planejar a pesca”, contou Jefferson.

Anéis de crescimento

Outra metodologia utilizada pela pesquisa será a dendroecologia, que é a análise das informações ecológicas contidas nos anéis de crescimento de algumas espécies de árvores. Jefferson comenta que, com as amostras da madeira, é possível reconstruir a história do crescimento das árvores e também obter informações sobre o ambiente, em cada ano de vida daquele indivíduo. “Na literatura, temos uma lista de mais ou menos oitenta espécies cujos anéis de crescimento são marcados pela inundação. Vamos selecionar as espécies que ocorrem ao redor das parcelas que instalamos, para amostrar os anéis de crescimento”, disse.

O geógrafo acredita que a pesquisa pode melhorar as estimativas globais sobre o sequestro de carbono e para apoiar iniciativas como políticas de mitigação de efeitos climáticos causados pela emissão de carbono a partir da degradação ambiental. “Queremos refinar esses números e dar um retorno para a comunidade científica do que acontece, afinal, nesses ambientes de florestas alagáveis”, completou.

A pesquisa é realizada no Instituto Mamirauá, como o projeto de doutorado de Jefferson na Universidade Estadual Paulista (Unesp) – campus Rio Claro, e conta com a colaboração de pesquisadores do Instituto Mamirauá, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), da Escola de Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” na Universidade de São Paulo, da University of California Santa Barbara e da Jet Propulsion Laboratory da National Aeronautics and Space Administration (NASA). O estudo é realizado com o financiamento da National Geographic Society e da NASA.

Publicado originalmente em
http://amazonia.org.br/2017/04/pesquisa-avalia-influencia-da-inundacao-na-absorcao-de-carbono-em-florestas-alagaveis-da-amazonia/

Horizontes do Solo

por: Colunista Portal - Educação

A1: Uma camada rica em húmus

Onde um corte recente de estrada ou escavação expõe perfis verticais do solo, frequentemente notam-se camadas denominadas horizontes. Um perfil de solo generalizado, e um tanto simplificado, tem quatro divisões principais, além do R (Rocha Consolidada) e do E , são eles: Horizontes O, A, B e C, o horizonte A tem duas subdivisões (A1 e A2).


Alinhados em ordem descendentes a partir da superfície do solo, os horizontes e suas características mais proeminentes são como se segue:

O - Primordialmente depósitos de matéria orgânica morta. A maioria dos organismos do solo habita esta camada (conhecida genericamente como serrapilheira, pode também de dividir em O1 e O2, a primeira é constituída por restos vegetais recém-caídos, a segunda tem um aspecto esponjoso, semidecomposto, e geralmente está associada a uma malha de raízes).


A1- Uma camada rica em húmus, que consiste em material orgânico parcialmente decomposto misturado com solo mineral.


A2- Uma região de intensa lixiviação de minerais do solo. Devido aos minerais serem dissolvidos pela água (mobilizados) neta camada, as raízes das plantas estão concentradas aqui.


B- Uma região de pouco material orgânico cuja composição química assemelha-se aquela da rocha subjacente. Minerais de argila e óxidos de alumínio e fero são lixiviados para fora do horizonte A2, acima são eventualmente depositados aqui.


C- Principalmente material levemente modificado semelhante à rocha matriz. Carbonatos de cálcio e magnésio acumulam-se nesta camada, especialmente em regiões secas, algumas vezes formando camadas duras e impermeáveis.


E- Horizontes eluviais empobrecidos em partículas de dimensão argilosa. Encontram-se, geralmente, sob o horizonte A; apresentam, devido à migração das partículas finas, uma concentração relativa de constituintes maiores, como os siltes e as areias; apresentam cores mais claras do que a dos horizontes subjacentes; sua estrutura é geralmente contínua, fragmentar, pouco evoluída; seu pH é normalmente ácido, por ser destituído das bases.


Os horizontes de solo demonstram a crescente influência do clima e dos fatores bióticos com o aumento da profundidade. Crítico para a formação do solo é o movimento dos elementos minerais para cima e para baixo através do perfil do solo. Porém, antes de considerar este processo em detalhe, examinaremos a modificação inicial da rocha matriz e como ela influencia as características do solo.