Para pintar um quadro mais claro de como a mudança climática global afetara¡ os ecossistemas da Terra, uma equipe de 80 cientistas internacionais se preparou para concluir um experimento sem paralelo: forçar a única floresta fechada do mundo - localizada na Biosfera 2 da Universidade do Arizona - por meio de um seca controlada de um maªs e recuperação.

Suas descobertas, publicadas esta semana na revista Science , revelaram uma queda de cerca de 70% no armazenamento de carbono da floresta tropical - falando sobre as preocupações com a capacidade das florestas de capturar e armazenar dia³xido de carbono da atmosfera a  medida que a mudança climática avana§a. No entanto, uma intrincada teia de estratanãgias de uso da águae interações com o solo foram encontradas para apoiar a estabilidade da floresta em face de secas extremas.

"A floresta foi, de certa forma, surpreendentemente resistente a  seca", disse Laura Meredith, uma das três liderana§as do projeto e professora assistente na Escola de Recursos Naturais e Meio Ambiente da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida.

A floresta tropical envidraçada na Biosfera 2, que abriga 90 espanãcies de plantas em uma área do tamanho de sete quadras de taªnis, permitiu aos pesquisadores simular uma seca total do ecossistema.

O experimento, chamado agua, Atmosfera e Dina¢mica da Vida - ou WALD, que significa "floresta" em alema£o - começou a capturar todos os dados possa­veis durante o processo de seca e reumedecimento. Quase 2 milhas de tubos de Teflon e mais de 133 sensores foram colocados em toda a floresta tropical de cerca de 3 acres para coletar simultaneamente medições em tudo, desde reservata³rios de carbono na atmosfera e vegetação, atémicrobioma e processos de solo em a¡guas profundas.

"Usamos isãotopos esta¡veis ​​para rastrear o movimento de carbono e águaatravanãs do ecossistema sob condições normais e seca severa , o que revelou surpreendentes interações planta-ecossistema", disse Meredith. "a‰ importante ressaltar que as plantas individuais não responderam a  seca da mesma maneira. Algumas eram altamente sensa­veis a  seca e rapidamente desaceleraram seu ciclo crítico de carbono e águapara garantir a segurança, enquanto outras foram mais tolerantes a  seca e mantiveram sua função mesmo em ambientes mais arriscados condições de seca. "

Em seu experimento, os pesquisadores categorizaram as reações das plantas por sua tolera¢ncia e sensibilidade a  seca em grandes a¡rvores de dossel e espanãcies de vegetação rasteira.

"Observamos uma das reações mais surpreendentes entre as a¡rvores grandes, tolerantes e sensa­veis a  seca", disse Christiane Werner, professora de fisiologia do ecossistema na Universidade de Freiburg da Alemanha e um dos lideres do projeto.

arvores grandes e sensa­veis a  seca geralmente consomem a maior parte da a¡gua, especialmente da camada superficial do solo. Como a camada superficial do solo secou primeiro durante a seca, essas a¡rvores foram as que sofreram mais com a falta de águae mais severamente, explicou Werner. Os pesquisadores presumiram que as a¡rvores sensa­veis a  seca teriam acesso imediato aos recursos ha­dricos do solo profundo.

“Em vez disso, eles reduziram drasticamente o consumo de águae são recorreram a s reservas de a¡guas profundas sob seca extrema”, disse Werner. "Dessa forma, eles conservaram as reservas de a¡guas profundas pelo maior tempo possí­vel."

As a¡rvores grandes e tolerantes a  seca seguraram suas folhas das copas por mais tempo, proporcionando sombra conta­nua e poupando a vegetação rasteira de mais desidratação da camada superior do solo.

"Ter uma diversidade de respostas a  seca dentro das plantas ajudou a manter maiores funções de ciclagem de carbono e águade todo o ecossistema, tanto durante a extensão máxima da seca, como também para responder rapidamente a  disponibilidade renovada de umidade com a chegada da chuva," Meredith explicou.

Enquanto o armazenamento de carbono no sistema florestal diminuiu significativamente sob o aumento do estresse ha­drico, as plantas liberaram mais compostos orga¢nicos vola¡teis , ou VOCs, que estãoenvolvidos na comunicação e sinalização entre os micróbios do solo e as plantas. COVs são particularmente importantes na forma como as plantas lidam com o estresse.

De acordo com os resultados, houve uma cascata de emissaµes de diferentes COVs, incluindo isopreno, hexanal e monoterpenos, os últimos dos quais podem suportar a condensação de nuvens e a formação de chuvas e podem servir como mecanismo de proteção contra a seca.

Enquanto as plantas eram fortes emissores de VOCs para a atmosfera, a vida microbiana no solo interceptou alguns desses compostos, mitigando a quantidade total que seria liberada para a atmosfera acima de uma floresta tropical.

"Esse papel de contrapeso dos micróbios do solo para plantar as emissaµes de COV persistiu, mesmo sob severa seca , indicando que precisamos levar em consideração o papel da atividade microbiana nos processos atmosfanãricos", disse Meredith.

A equipe de pesquisa do WALD continua trabalhando com os dados do experimento e agora se voltou para a menor escala do ecossistema, a vida microbiana. A equipe tem como objetivo descrever os mecanismos do ciclo do carbono e da águanessas escalas pequenas, capturando os perfis gena´micos e metabola´micos dos microbiomas do solo e da raiz.

"Ecossistemas experimentais, como o que temos na Biosfera 2, permitem que os pesquisadores entendam a resposta hola­stica de todo um ecossistema ao estresse", disse Meredith. "Enquanto trabalhamos para entender e prever a função do ecossistema em resposta a  mudança global, temos que considerar os grupos funcionais das plantas e suas interações com os solos e a atmosfera, tanto em estudos observacionais quanto de modelagem."