Por 30 anos, os cientistas observaram um pântano salgado no centro de Maryland respirar. Isto é, eles estão estudando como um ecossistema da Baía de Chesapeake extrai dióxido de carbono da atmosfera, armazena parte do carbono subterrâneo e libera parte dele de volta ao ar na forma de gás metano.
Ao longo do caminho, eles manipularam o ambiente para imitar um mundo futuro com mais dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ), o gás causador do efeito estufa mais responsável pelo aquecimento global, maiores níveis do mar e mais nutrientes na água do escoamento poluído. Quando a estação de crescimento começar nesta primavera, eles estarão explorando mais uma peça do quebra-cabeça na esperança de obter uma imagem mais clara do que o futuro reserva. Eles querem saber o que acontece com o pântano quando a temperatura aumenta.
"Estamos aumentando o CO 2 neste pântano há 30 anos, mas o CO 2 [elevado] vem com o aquecimento", diz Pat Megonigal, pesquisador-chefe do novo estudo no Global Change Research Wetland no Smithsonian Environmental Research Center (SERC) . “Ar aquecido se traduz ao longo do tempo no solo. Estamos apenas começando a atacar essa parte disso.
Como vice-diretor do Centro de Pesquisa Ambiental, Megonigal supervisiona esse campo onde dezenas de cientistas conduzem experimentos. Aqui o pântano está repleto de parcelas de teste que parecem quartos de plástico claros construídos sobre trechos de juncos e gramíneas. As engenhocas de plástico pontilham uma paisagem entrecruzada por calçadões, cabos e mangueiras. Aqui e ali, os calçadões são pontuados por caixas de madeira que abrigam as várias estações de controle.
Pesquisadores como Megonigal estudam a mudança climática neste pântano de 125 acres em um trecho pouco desenvolvido do rio Rhode há mais de três décadas. O que eles aprenderam tem implicações importantes, não só para o futuro das zonas úmidas, mas também para as iminentes mudanças climáticas, porque a perda de áreas úmidas, como pântanos e brejos, poderia liberar milhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera.
Apesar de ocupar apenas de quatro a seis por cento da área terrestre do planeta, as áreas úmidas, como pântanos, brejos e manguezais, detêm um quarto de todo o carbono armazenado no solo da Terra.
Todas as plantas absorvem dióxido de carbono da atmosfera e transformam o carbono em folhas, caules e raízes. Mas o carbono é liberado de volta para a atmosfera quando as bactérias no solo decompõem as folhas caídas e outras plantas mortas.
Em uma terra úmida, no entanto, a inundação freqüente de água priva as bactérias amantes do oxigênio do oxigênio e as retarda. O material das plantas mortas não se decompõe tão depressa como num ambiente mais seco, por isso acumula-se, compactando-se e transformando-se em turfa rica em carbono. Armazenar carbono dessa maneira protege a atmosfera do aumento do dióxido de carbono.
Mas há um lado mais sombrio da história. As condições úmidas encharcadas são preparadas para a fermentação, que produz metano, outro gás de efeito estufa baseado em carbono que é 25 a 45 vezes mais potente que o dióxido de carbono. De fato, as áreas úmidas constituem a maior fonte única de metano, produzindo estimados 22% de todas as emissões globais de metano.
Em dezembro de 2015, líderes de 195 países discutiram um acordo em Paris que limitava o aquecimento global a não mais de 2 graus Celsius (3, 6 graus Fahrenheit) acima dos níveis pré-industriais. Além disso, eles se comprometeram a buscar métodos que reduziriam esse número a 2, 7 graus Fahrenheit acima dos níveis pré-industriais.
Em média em todo o mundo, as temperaturas já subiram 1, 4 graus F nos últimos 120 anos, portanto atingir metas tão ambiciosas exigirá uma rápida redução nas emissões globais de gases de efeito estufa, algo que não pode ser monitorado sem uma contabilidade razoavelmente precisa do equilíbrio entre as emissões de carbono e o armazenamento de carbono em todo o mundo. Para isso, os líderes globais precisam entender o que está acontecendo nas áreas úmidas.
"Nada pode ser retirado da mesa", diz Virginia Burkett , cientista-chefe para mudanças climáticas e uso da terra no Serviço Geológico dos EUA. “Todos os sistemas terão que ser avaliados em termos de sua capacidade de armazenar carbono, não apenas de emissões. O sequestro do carbono e como os seres humanos podem melhorar a capacidade de sistemas como áreas úmidas de armazenar carbono também é essencial para entender, a fim de fazer essas reduções tremendas que são projetadas, esperadas e comprometidas pela comunidade internacional. ”
Pesquisadores como Pat Megonigal (esquerda) estudam a mudança climática neste pântano de 125 acres em um trecho pouco desenvolvido do rio Rhode há mais de três décadas. (Centro de Pesquisa Ambiental Smithsonian) A incorporação dos ecossistemas naturais na equação, no entanto, não será fácil.
A quantidade de áreas úmidas de carbono, o quanto elas liberam, a rapidez com que o solo se acumula e se as áreas úmidas das marés vão acompanhar ou ser engolidas pela elevação do nível do mar são fatores interligados e dependentes de uma variedade de influências.
Como o puxão de uma linha em uma teia emaranhada de cordas, à medida que um laço se solta, outro aperta, mudando a forma do feixe inteiro. Em um pântano, a temperatura, a salinidade, o dióxido de carbono e a poluição que saem da terra estão mudando ao mesmo tempo. Com o passar dos anos, os cientistas vêm se aproximando, desvendando as complexidades, mas há muito mais a ser entendido.
À medida que o experimento de aquecimento de solo de Megonigal avança nesta primavera , ele estará aumentando o calor do topo das plantas até o fundo da zona de raízes, quatro pés e meio abaixo da superfície.
Na primavera, sua equipe terá adicionado 30 novos lotes de teste ao seu canto do pântano. Usando um banco de lâmpadas de calor infravermelho e uma grade de cabos elétricos afundados no solo, Megonigal aumentará a temperatura em suas parcelas em incrementos firmes. O aumento vai de 0 graus a até 7, 2 graus Fahrenheit acima do ambiente circundante, aproximando-se das condições mais quentes previstas para o ano 2100, se nada for feito para conter a mudança climática.
Seu principal objetivo é entender os fatores que influenciam o decaimento e o acúmulo de matéria vegetal morta no pântano salgado. Se o solo arável for construído com rapidez suficiente, ele poderá acompanhar o aumento do nível do mar. Se não, o pântano pode simplesmente se afogar.
A questão é um problema para as comunidades que dependem de pântanos, que fornecem berçário para peixes comerciais importantes, e protegem as terras baixas de ondas de tempestades e ondas.
O local do campo, onde dezenas de cientistas realizam experimentos, é dotado de engenhocas de plástico e atravessado por calçadões, cabos e mangueiras. (Kimbra Cutlip) De acordo com os núcleos de solo, o pântano de sal no Centro de Pesquisa Ambiental sobreviveu por 4.000 anos. Durante esse período, a Baía de Chesapeake subiu 15 pés e o pântano se firmou constantemente para manter o ritmo.
Muitas zonas húmidas em todo o mundo fizeram o mesmo. Mas o clima está mudando e o nível do mar está subindo mais rápido do que nunca. Além disso, a poluição mudou a química da água e as espécies recém-introduzidas de plantas e animais podem estar alterando aspectos importantes da maneira como o ecossistema funciona. Até mesmo a quantidade de sedimentos lavados em áreas úmidas mudou rapidamente com o desenvolvimento humano da terra.
Megonigal antecipa que o calor adicionado irá acelerar os micróbios subterrâneos, aumentando a taxa na qual as raízes e outras matérias orgânicas se decompõem. Se assim for, poderia pressagiar o lento afundamento do pântano e a liberação de mais metano na atmosfera. Então, novamente, talvez não.
Talvez os micróbios mais lentos comecem a dominar ”, diz Stephen Long, professor de ciência das culturas e biologia vegetal da Universidade de Illinois e editor-chefe da revista Global Change . Ou a combinação de aquecimento e adição de dióxido de carbono fará com que as plantas cresçam mais rápido do que elas podem decair, e ambas podem elevar o nível do pântano. "Torna-se muito difícil prever com certeza o que vai acontecer, e é por isso que um experimento como esse é tão importante", diz ele.
Long está entre os muitos pesquisadores que realizaram experimentos no local do pântano do Smithsonian. Ele diz que o próprio pensamento de fazer este tipo de trabalho no ambiente natural foi revolucionário quando o primeiro experimento foi estabelecido há 30 anos. Há tantos fatores que precisam ser controlados ou explicados na natureza, que muitos na comunidade científica achavam que não poderiam ser feitos.
Bert Drake, um ecologista de plantas e cientista sênior emérito do Centro de Pesquisa Ambiental, é o homem que provou que eles estavam errados em 1985.
O crescimento de uma planta se correlaciona com a quantidade de carbono que absorve, e Drake inicialmente planejou um experimento elegante para monitorar o crescimento no pântano. "Eu disse bem, em vez de ir lá e medir todas as plantas, vamos medir o fluxo de CO 2 ", diz ele. “As pessoas que revisaram nossa proposta pensaram que estávamos nos expandindo muito além do que acreditavam ser viável em laboratório no campo”.
Bert Drake, ecologista de plantas e cientista sênior emérito do Centro de Pesquisa Ambiental, desenvolveu um elegante experimento para monitorar o crescimento do pântano. (Centro de Pesquisa Ambiental Smithsonian) Drake projetou uma série de câmaras cilíndricas de fundo aberto para colocar sobre manchas de pântano. Com cerca de um metro de diâmetro, eles tinham um cano de alumínio octogonal com paredes de plástico transparente e um topo aberto para que não prendessem o calor como uma estufa. Ele então canalizou dióxido de carbono para as câmaras, elevando o nível para o que era esperado 100 anos no futuro.
"Nós poderíamos monitorar a concentração do CO 2 indo para as câmaras, e o CO 2 dentro, e o CO 2 saindo", diz ele. Os resultados imediatos mostraram que os ciperácidos nas câmaras de Drake cresciam com mais vigor, prontamente absorvendo o dióxido de carbono adicional, enquanto as gramas não mudavam. O padrão correspondia ao que os cientistas tinham visto no laboratório e provado que seu método funcionava. Ele havia conseguido com sucesso um estudo controlado em um ambiente incontrolável. Drake podia agora confiar em outras observações sobre como as plantas usavam água e nutrientes e interagiam com o ambiente enriquecido de dióxido de carbono. "Com esse tipo de abordagem, poderíamos medir o ganho líquido em carbono ou perda, e fazê-lo em correlação com a temperatura, a chuva, a luz solar, o nome dela."
Como demonstração de que um experimento desse tipo era possível, Drake nunca esperou que seu projeto se tornasse a base para um campo que duraria três décadas e inspirasse trabalhos similares em outros ambientes ao redor do mundo. Atualmente, é o estudo de campo mais antigo sobre os efeitos do aumento do dióxido de carbono em uma comunidade de plantas, e ainda continua.
"Enquanto estamos estudando, o dióxido de carbono na atmosfera subiu algo como 13 ou 14 por cento", diz Drake. "O nível do mar chegou a algo como 10 ou 15 cm (4 a 6 polegadas)." Além disso, ele e as dezenas de pesquisadores que agora realizaram experimentos no local puderam observar o pântano através de uma gama completa de condições ambientais., dos anos úmidos para secar, dos anos mais quentes para os anos mais frios, longos períodos de crescimento e curtos.
"Ter um estudo contínuo tão longo nos dá uma enorme quantidade de informações que simplesmente não podemos obter de outra maneira", diz Long. “[Drake] assumiu algo completamente novo quando o montou. Foi uma coisa muito ousada de se fazer e conseguiu. ”
Uma das primeiras descobertas de Drake foi que o aumento do dióxido de carbono para o pântano levou ao aumento das emissões de gás metano. Eles também aprenderam que as plantas de junco não ultrapassavam as gramíneas, apesar de sua capacidade de crescer mais rápido em um ambiente com alto teor de dióxido de carbono.
Cada descoberta levou a mais perguntas, e o site de campo cresceu exponencialmente. Cientistas como Megonigal, que seguiu Drake, melhoraram seu projeto, trocaram as estruturas de alumínio soldadas para PVC, aumentaram as câmaras e acrescentaram mais para estudos adicionais. Ao longo do caminho, novos experimentos se aprofundaram em interações complexas no ecossistema.
O crescimento de uma planta se correlaciona com a quantidade de carbono que absorve, e Bert Drake (verificando as medidas) inicialmente desenvolveu um elegante experimento para monitorar o crescimento do pântano. (Centro de Pesquisa Ambiental Smithsonian) Quando os cientistas aumentaram o nitrogênio no solo para simular o aumento do escoamento da terra, descobriram que nem todas as plantas reagiam da mesma forma, e suas respostas mudavam dependendo do dióxido de carbono e da água disponível. Um passo de cada vez, eles estão provocando interações importantes, buscando uma janela sobre como o pântano pode parecer nos próximos 100 anos.
Em 2015, Megonigal publicou um estudo no qual ele e seus colegas submeteram as plantas a diferentes níveis de água para ver como elas reagiriam ao aumento do nível do mar. "Nós esperávamos que, à medida que o pântano começasse a submergir, ele deveria ser capaz de preservar mais carbono e realmente ser capaz de acompanhar o aumento do nível do mar", diz Megonigal. Seu pensamento era que a inundação mais freqüente de água manteria os níveis de oxigênio baixos na camada superior do solo. Isso retardaria os micróbios que decompõem as raízes das plantas mortas e permitem que mais solo se acumule.
Mas não foi isso que aconteceu. Como pequenos snorkels para micróbios, as raízes transportam oxigênio do ar para o solo, o que significa que realmente não importa quanto tempo o solo gasta sob a água. O que importa é quantas raízes existem para fornecer oxigênio aos micróbios. Megonigal descobriu que quanto mais raízes você tem, mais a decomposição ocorre.
"A forma como a decomposição é representada nos modelos não aborda a influência das plantas", diz Megonigal. “Portanto, nossos modelos, na maioria das vezes, estão errados, pelo menos com base nesse único estudo. Precisamos nos concentrar na combinação dessas coisas, porque são suas interações que serão realmente importantes para entender a mudança climática. ”
Para os formuladores de políticas, entender a combinação de fatores que influenciam a sobrevivência das zonas úmidas é mais do que simplesmente saber o que acontecerá. O manejo ativo da terra será uma parte crucial das estratégias de algumas nações para conter o aquecimento global.
De acordo com Burkett, do US Geological Survey, não poderia ser mais urgente. “[Wetlands] naturalmente emitem metano, mas também armazenam bilhões de toneladas de carbono, e como elas são gerenciadas influenciam as taxas de seqüestro e liberação de carbono.”
A manutenção ou restauração da hidrologia natural das zonas úmidas pode aumentar sua capacidade de armazenar carbono, enquanto convertê-las em reservatórios de agricultura ou camarão pode liberar o que é armazenado no solo como dióxido de carbono.
“Uma mensagem chave para os formuladores de políticas é que as zonas úmidas são sistemas complexos”, diz ela. “Para melhorar o armazenamento de carbono a longo prazo nesses sistemas de terras úmidas, você precisa entender o ciclo biogeoquímico do carbono neles. Esse é um esforço científico que ajudará a apoiar o compromisso feito em Paris por países em todo o mundo ”.
O que os cientistas aprenderam neste projeto de campo é importante, não só para o futuro das zonas úmidas, mas também para as iminentes mudanças climáticas, porque a perda de áreas úmidas, como pântanos e brejos, poderia liberar milhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera. (Tom Mozdzer)
