Por que o CO2 crescente nem sempre acelera o crescimento das florestas

Plantas absorvem dióxido de carbono (CO2) e água, aproveitam a luz do sol para produzir açúcares e liberam oxigénio. Por isso, se o ar tiver mais CO2, não seria de esperar que as florestas crescessem mais depressa, acumulassem mais carbono e ajudassem a arrefecer o planeta?

A ideia parece lógica e é repetida com frequência, mas não tem batido com aquilo que medições de longo prazo em florestas reais mostram.

À medida que o CO2 atmosférico aumentou, o crescimento das árvores e o armazenamento de carbono ao longo do tempo oscilaram entre “um pouco acima”, “estável” e “por vezes em queda”.

Com isso, pesquisadores passaram a questionar: quanto desse mosaico se explica mesmo pelo carbono no ar - e quanto é resultado de todos os outros fatores?

Uma nova lente para um quebra-cabeça biológico

Um estudo recente, liderado por pesquisadores da Duke University e da Wuhan University, defende que essas perguntas não podem ser respondidas olhando apenas para o carbono. É preciso incluir a água na conta.

A equipa desenvolveu um modelo que trata a “decisão” diária de uma árvore - abrir os poros das folhas para captar carbono ou fechá-los para poupar água - como um problema de otimização dinâmica.

Esse enquadramento, emprestado da engenharia, conseguiu reproduzir décadas de observações e esclarecer por que as florestas não aceleram o crescimento simplesmente em sincronia com o aumento de CO2.

“Costumava haver uma suposição comum de que níveis mais altos de dióxido de carbono fariam as árvores crescerem mais e armazenarem mais carbono”, disse Gaby Katul, professor de engenharia civil e ambiental na Duke.

“Mas experiências de referência mostraram que, embora isso possa ser verdadeiro em isolamento, outros fatores ambientais também têm um grande peso. Agora revelamos alguns dos mecanismos subjacentes que estão em ação.”

Lições de duas experiências de longa duração

Essas “referências” vêm de experiências de campo raras e exigentes. Na Duke, um talhão de floresta passou 16 anos sob exposição a CO2 extra.

Na ETH Zurich, pesquisadores aumentaram a humidade local. Em ambos os locais, foram acompanhados crescimento, absorção de carbono, fisiologia foliar e uma série de variáveis ambientais.

O resultado foi um balde de água fria. As árvores não sequestraram tanto carbono adicional quanto modelos simples, usados anteriormente, previam. A surpresa não foi tanto o desfecho, mas o motivo por trás dele.

CO2 em alta e o crescimento das florestas

Para chegar ao mecanismo, o grupo de Katul concentrou-se nos “registros” que comandam a economia de uma árvore: os estômatos, poros minúsculos nas folhas que se abrem para a entrada de CO2, mas que ao mesmo tempo deixam escapar vapor de água.

Quando o ar está mais rico em carbono, os estômatos não precisam abrir tanto para capturar a mesma quantidade de CO2, o que, em teoria, deveria aumentar a eficiência do uso da água e estimular o crescimento.

Só que o aquecimento e a secura mudam a conta. Ar mais quente e mais seco aumenta a evaporação quando os poros estão abertos. Para proteger a sua “canalização” interna, as árvores restringem esses poros, reduzindo a perda de água e, inevitavelmente, limitando também a entrada de carbono.

“Os estômatos são como válvulas que controlam quanta água é puxada para as folhas e liberada para a atmosfera”, afirmou Katul.

Essa “válvula” administra uma tensão delicada que vai das raízes ao tronco e à copa. Se a água se perder depressa demais, as colunas de transporte dentro do xilema podem falhar como um canudo que colapsa - um risco que aumenta com a altura da árvore e com o stress térmico.

Transformando fisiologia em matemática

A equipa construiu um modelo que formaliza esse compromisso: maximizar o ganho de carbono mantendo a perda de água dentro de limites seguros. Depois, calibraram-no com dados invulgarmente detalhados dos locais da Duke e da ETH Zurich.

Nessas áreas, folhas individuais foram encerradas e submetidas a alterações cuidadosamente controladas de temperatura, humidade e CO2, enquanto os pesquisadores acompanhavam o comportamento estomático em tempo real.

Ao projetar o modelo para a frente, ele acertou em dois pontos. Primeiro, reproduziu os ganhos de carbono discretos observados na Duke sob CO2 elevado.

Segundo, captou o sinal do experimento de humidade: quando o ar está húmido, os estômatos podem permanecer abertos por mais tempo com menor risco hidráulico, permitindo maior entrada de carbono. Em outras palavras, CO2 é importante - mas a “sede” da atmosfera também.

Registros globais confusos

Com essa base mecanística em mãos, a equipa analisou um conjunto irregular de estudos em florestas tropicais que cobre os últimos cinquenta anos.

Os registros exibem uma diversidade desconcertante: alguns talhões ficaram mais verdes rapidamente, outros quase não mudaram e alguns até desaceleraram. Usando o novo enquadramento, essas aparentes contradições tornam-se menos enigmáticas.

Em regiões onde aumentaram a temperatura e o déficit de pressão de vapor (o “poder de secagem” do ar), as árvores protegeram a sua estrutura hidráulica fechando os estômatos com mais frequência - amortecendo ou anulando qualquer impulso de crescimento induzido pelo CO2.

Já onde a humidade atenuou o calor, os ganhos tiveram maior probabilidade de aparecer.

Essa conciliação não significa que o enriquecimento por carbono nunca impulsione o crescimento. Significa que o tamanho - e até o sentido - desse impulso depende do equilíbrio local entre oferta de carbono e demanda de água.

Os efeitos passam pelas válvulas microscópicas das folhas e pela hidráulica que as sustenta.

Para além de um único “botão”

Nenhum modelo sozinho dá conta de toda a complexidade das limitações de uma floresta. Limites de nutrientes, armazenamento de água no solo, mistura de espécies, pragas, mudanças nas estações e idade do povoamento influenciam o crescimento e o armazenamento de carbono.

Os autores deixam claro que o seu enquadramento é um alicerce, não uma linha de chegada. Ele explica uma parte grande e persistente do problema - o acoplamento entre ganho de CO2 e perda de água - e faz isso na escala folha-árvore, onde as decisões acontecem.

O próximo desafio é escalar essas decisões para modelos climáticos regionais e globais sem “alisar” justamente as dinâmicas que importam.

“Há muito valor em observar essas questões ambientais e biológicas a partir de uma perspectiva de engenharia”, disse Katul.

“Descobrir como melhor amenizar as mudanças climáticas usando tecnologia verde baseada na natureza nas próximas décadas vai exigir contribuições de muitas disciplinas.”

Crescimento das florestas à medida que o CO2 sobe

A mensagem principal não é que as florestas não vão ajudar, nem que a fertilização por CO2 seja um mito. O ponto é que a resposta da natureza depende das condições.

Em dias mais quentes e secos, as árvores “escolhem” sobreviver em vez de acelerar. Elas reduzem justamente a entrada que as faria crescer mais rápido.

Para formuladores de políticas e para quem constrói modelos, isso sugere cautela ao contar com ganhos automáticos das florestas só porque o CO2 está a subir.

Também reforça a necessidade de aperfeiçoar estratégias que protejam o lado hídrico da equação, como conservar a humidade do solo, limitar o stress térmico e reduzir outras pressões que empurrem as árvores para uma triagem hidráulica.

Em suma: mais carbono no ar não garante mais carbono na madeira. Entre uma coisa e outra existe uma rede viva de válvulas, vasos e compromissos, ajustada pela evolução para manter as árvores vivas. Se quisermos que as florestas armazenem mais por nós, precisamos que elas sintam menos sede.

O estudo completo foi publicado na revista Nature Climate Change.