A mudança climática faz com que as árvores tenham dificuldade para 'respirar'

As árvores lutam para sequestrar o dióxido de carbono que retém o calor em climas mais quentes e secos, o que significa que podem já não servir como uma solução para compensar a pegada de carbono da humanidade à medida que o planeta continua a aquecer, de acordo com um novo estudo liderado pela Penn State. Pesquisadores.

“Descobrimos que as árvores em climas mais quentes e secos tossem em vez de respirar”, disse Max Lloyd, professor assistente de pesquisa de geociências na Penn State e principal autor do estudo publicado recentemente na revista Science. Anais da Academia Nacional de Ciências. “Elas liberam muito mais dióxido de carbono na atmosfera do que as árvores em condições mais frias e úmidas.”

Através de um processo FotossínteseAs árvores removem dióxido de carbono da atmosfera para produzir novo crescimento. No entanto, sob condições estressantes, as árvores liberam dióxido de carbono na atmosfera, um processo denominado fotorrespiração. Ao analisar um conjunto de dados globais de tecidos de árvores, a equipa de investigação demonstrou que a taxa de fotorrespiração é até duas vezes superior em climas mais quentes, especialmente quando a água é limitada. Eles descobriram que o limiar para esta resposta em climas subtropicais começa a ser excedido quando as temperaturas médias diurnas excedem aproximadamente 68 graus. F Piora à medida que as temperaturas sobem ainda mais.

O complexo papel das plantas na adaptação climática

As descobertas complicam a crença comum sobre o papel das plantas na ajuda à extração ou utilização de carbono da atmosfera, fornecendo novas informações sobre como as plantas se adaptam às alterações climáticas. Mais importante ainda, os investigadores observam que, à medida que o clima aquece, as suas descobertas mostram que as plantas podem ser menos capazes de extrair dióxido de carbono da atmosfera e absorver o carbono necessário para ajudar o planeta a arrefecer.

“Desequilibramos este ciclo fundamental”, disse Lloyd. “As plantas e o clima estão intimamente ligados. A maior atração de dióxido de carbono da nossa atmosfera é feita pelos organismos fotossintéticos. É uma grande chave para a composição da atmosfera, o que significa que pequenas mudanças têm um grande impacto.”

Lloyd explicou que as plantas absorvem atualmente cerca de 25% do dióxido de carbono emitido pelas atividades humanas todos os anos, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA, mas é provável que esta percentagem diminua no futuro à medida que o clima aquece, especialmente se a água se tornar escassa.

“Quando pensamos no futuro climático, esperamos que o dióxido de carbono aumente, o que em teoria é bom para as plantas porque são essas as moléculas que elas respiram”, disse Lloyd. “Mas demonstrámos que haverá uma compensação que alguns modelos convencionais não têm em conta. O mundo ficará mais quente, o que significa que as plantas serão menos capazes de absorver dióxido de carbono.

Ao analisar um conjunto de dados globais de tecidos de árvores, uma equipe liderada por pesquisadores da Penn State demonstrou que a taxa de fotorrespiração nas árvores é até duas vezes maior em climas mais quentes, especialmente quando a água é limitada. Eles descobriram que o limiar para esta resposta em climas subtropicais, como esta parte da cordilheira dos Apalaches e a região do Vale, começa a ser excedido quando as temperaturas médias diurnas excedem cerca de 68 graus Fahrenheit e piora à medida que as temperaturas sobem ainda mais. Crédito: Warren Reed/Penn State

No estudo, os pesquisadores descobriram que a variação na abundância de certos isótopos de uma parte da madeira chamada grupos metoxila atua como um marcador da fotorrespiração nas árvores. Lloyd explicou que podemos pensar nos isótopos como diferentes tipos de átomos. Assim como você pode ter versões de sorvete de baunilha e chocolate, os átomos podem ter isótopos diferentes que têm seus próprios “sabores” únicos devido às diferenças em suas massas. A equipe estudou os níveis de “sabor” do isótopo metoxil em amostras de madeira de cerca de três dúzias de espécimes de árvores de uma variedade de climas e condições ao redor do mundo para observar tendências na fotorrespiração. As amostras vieram dos arquivos de Universidade da California, Berkeleyque contém centenas de amostras de madeira coletadas nas décadas de 1930 e 1940.

“O banco de dados foi originalmente usado para treinar silvicultores sobre como reconhecer árvores de diferentes lugares ao redor do mundo, então o reaproveitamos para essencialmente reconstruir essas florestas para ver até que ponto elas absorviam dióxido de carbono”, disse Lloyd.

Até agora, as taxas de fotorrespiração só podiam ser medidas em tempo real utilizando plantas vivas ou espécimes mortos bem preservados que retivessem hidratos de carbono estruturais, o que significa que tem sido quase impossível estudar a taxa à qual as plantas sequestram carbono em grande escala ou no passado. . Lloyd explicou.

Olhando para o passado para entender o futuro

Agora que a equipe validou um método para monitorar a taxa de fotorrespiração usando madeira, ele disse que o método poderia fornecer aos pesquisadores uma ferramenta para prever quão bem as árvores “respirarão” no futuro e como elas se comportaram em climas passados.

A quantidade de dióxido de carbono na atmosfera está a aumentar rapidamente; Já é maior do que em qualquer época dos últimos 3,6 milhões de anos, de acordo com Administração Nacional Oceânica e Atmosférica. Lloyd explicou que este período é relativamente recente no tempo geológico.

A equipa irá agora trabalhar para descobrir taxas de fotorrespiração no passado antigo, até dezenas de milhões de anos atrás, usando madeira petrificada. Esses métodos permitirão aos pesquisadores testar explicitamente as hipóteses existentes sobre a mudança do impacto da fotorrespiração das plantas no clima ao longo do tempo geológico.

“Sou geólogo e trabalho no passado”, disse Lloyd. “Então, se estamos interessados ​​nestas grandes questões sobre como funcionava este ciclo quando o clima era muito diferente do que é hoje, não podemos usar plantas vivas. Provavelmente teremos que voltar milhões de anos para entender melhor qual é o nosso será o futuro.”

Referência: “Agrupamento isotópico em madeira como alternativa à fotorrespiração em árvores” por Max K. Lloyd, Rebekah A. Stein, Daniel E. Ibarra, Richard S. Barclay, Scott L. Wing, David W. Stahle, Todd E. Dawson e Daniel A.. Stolper, 6 de novembro de 2023, Anais da Academia Nacional de Ciências.
doi: 10.1073/pnas.2306736120

Outros autores neste artigo são Rebecca A. Stein e Daniel A. StolperDaniel E. IbarraTodd E. Dawson, da Universidade da Califórnia, Berkeley; Ricardo S. Barclay e Scott L. Ala do Museu Nacional de História Natural Smithsonian e David W. Stahl da Universidade de Arkansas.

Este trabalho foi financiado em parte pelo Instituto Aguron, pela Fundação Hyssing-Simons e pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA.