Harmonizando a pesquisa global sobre estresse hídrico

A água desempenha um papel central no mundo dinâmico dos ecossistemas. A sensibilidade da vegetação à seca, especialmente, depende da compreensão da limitação da água. No entanto, ao tentar desvendar esta relação complexa, a comunidade científica tem sido frequentemente prejudicada pela imensa variedade de tipos de vegetação, pelos diferentes climas e pela imprevisibilidade das zonas radiculares. Nosso estudo recente, publicado na revista científica New Phytologist, esclarece algumas destas questões em aberto, mas também destaca onde permanecem as lacunas de conhecimento.

A aprendizagem profunda ilumina o estresse hídrico das plantas em todos os biomas

Ao empregar redes neurais profundas, observamos mais de perto como a vegetação responde quando confrontada com condições de seca. Conseguimos isolar e medir um fator de estresse hídrico (fET) que indica reduções de evapotranspiração (ET) durante a seca. Notavelmente, nossos resultados mostram respostas variadas de ET ao estresse hídrico. Na verdade, a gama é ampla, desde o rápido declínio do fET em alguns locais de savana e pastagens até à redução subtil na maioria das florestas. Precisamente, observamos diminuições pronunciadas no fET em savanas e pastagens, às vezes caindo para 10% da taxa observada em condições ricas em água. Em contraste, a maioria das florestas exibiu apenas ligeiras reduções no fET, mesmo quando confrontadas com défices hídricos significativos.

Mas aqui está o problema: na maioria dos locais áridos, após uma queda inicial, a relação entre o fET e o défice hídrico cumulativo parece estabilizar (Figura 1). Mas por que?

Quando inicialmente apresentados a estas descobertas, lutámos com a questão: isto foi devido ao aumento da resistência do xilema nestes locais, ou estes locais poderiam aceder a reservas de água subterrâneas mais profundas?

A resposta, ou pelo menos parte dela, foi encontrada em estudos de campo anteriores, que revelaram que a vegetação, especialmente em áreas mais secas, pode sustentar a ET durante a seca devido às águas subterrâneas ou ao acesso mais profundo à humidade do solo. Ao mesmo tempo, as plantas também ajustam estrategicamente o seu fechamento estomático com base na progressão dos déficits hídricos. No entanto, muitos modelos convencionais de superfície terrestre não têm em conta estas complexidades, levando a uma compreensão incompleta do stress hídrico e dos seus impactos.

Rumo a uma rede global de potencial hídrico

E isso nos leva a uma lacuna crítica. Apesar de sua inegável importância, estudos e medições de campo, principalmente aqueles que focam no potencial hídrico (Figura 2, Figura 3), não são facilmente acessíveis e não são comumente co-localizados com medições à escala do ecossistema. Esta falta de dados coloca desafios aos investigadores que pretendem refinar a compreensão global da limitação da água nos ecossistemas terrestres.

Imagine os avanços possíveis se os pesquisadores tivessem acesso a um banco de dados padronizado e abrangente de medições do potencial hídrico em vários biomas! Nossa exploração das respostas dos ET à seca usando aprendizagem profunda mostrou resultados promissores. Mas o caminho a seguir exige colaboração, recursos partilhados e um esforço concertado para preencher as lacunas de dados.

A comunidade científica beneficiaria enormemente com uma rede global de medições do potencial hídrico, dando-nos as ferramentas para compreender melhor os ecossistemas do nosso planeta. Isso é o que PSInet, uma iniciativa para criar uma rede global de potencial hídrico, está a fazer.

SOBRE O ESCRITOR:

Francesco Giardina é pesquisador baseado na ETH sob orientação de Sonia Seneviratne. Atua na interface das interações terra-atmosfera, ecohidrologia e sensoriamento remoto. Ele é particularmente apaixonado pela aplicação de novas técnicas de aprendizado de máquina para compreender as respostas das plantas ao estresse hídrico sob condições climáticas variáveis. Para maiores informações: Francisco Giardina | ETH Zurique

LEITURA SUGERIDA:

Diagnosticando respostas de evapotranspiração ao déficit hídrico em biomas usando aprendizagem profunda – Giardina – Novo Phytologist – Wiley Online Library