Embora os bordos de açúcar de Michigan Acer saccharum se beneficiar dos efeitos promotores de crescimento dos compostos de nitrogênio no meio ambiente, esses ganhos não compensarão totalmente as tensões adicionais de crescer sob um clima mais seco no futuro, de acordo com um novo estudo conduzido pela Universidade de Michigan.

Os bordos de açúcar, conhecidos por sua folhagem de outono ardente e como a principal fonte de xarope de bordo, são uma espécie de árvore dominante nas florestas de madeira de lei do norte do leste da América do Norte. Eles são encontrados principalmente em solos úmidos e bem drenados e são sensíveis à seca.

Algumas previsões climáticas para a região dos Grandes Lagos Superiores nas próximas décadas indicam temperaturas mais altas e uma maior probabilidade de seca no verão, condições que podem ser estressantes para os bordos e outras árvores.

Mas, à medida que o clima continua a mudar, as florestas em todo o mundo também estão sendo expostas a níveis crescentes de compostos de nitrogênio que impulsionam o crescimento gerados por veículos motorizados, usinas de energia, fábricas, agricultura e outras fontes humanas. Este nitrogênio de origem humana é considerado um poluente, mas também tem efeito fertilizante nas árvores, promovendo o crescimento.

Cientistas do clima e ecologistas florestais há muito se perguntam se os efeitos fertilizantes do nitrogênio derivado do homem seriam suficientes para compensar as tensões adicionais produzidas por um clima mais quente e seco. É uma pergunta difícil de responder e estudos anteriores produziram resultados contraditórios.

O novo estudo liderado pela UM, com base em 20 anos de dados de quatro áreas florestais em ambas as penínsulas de Michigan, conclui que a deposição de nitrogênio das atividades humanas “não compensará totalmente os efeitos negativos do crescimento sob os climas mais secos previstos”.

Nas próximas décadas, os habitantes de Michigan devem esperar um crescimento menor de bordos de açúcar em todo o estado, de acordo com o estudo. E se as previsões climáticas mais extremas para a região se confirmarem, os bordos-de-açúcar acabarão por – ao longo de um período de séculos – desaparecer completamente da Península Inferior do estado.

“O nitrogênio adicionado ajuda um pouco, mas não o suficiente”, disse o ecologista florestal da UM Inês Ibáñez, principal autor do estudo.

“Em cenários climáticos extremos, o aumento de nitrogênio não será capaz de compensar a diminuição do crescimento dos bordos devido à falta de água”, disse Ibáñez.

Compreender como várias espécies de árvores responderão a condições mais quentes e secas é essencial para produzir previsões precisas do crescimento futuro da floresta. E isso é importante saber porque as florestas do mundo removem cerca de um quarto do dióxido de carbono que retém o calor emitido na atmosfera anualmente por meio da queima de combustíveis fósseis.

Se o crescimento da floresta diminuir em resposta ao estresse climático, essas árvores removerão menos dióxido de carbono, o que exacerbará o problema do aquecimento. E as florestas do norte em todo o mundo são “sumidouros” de carbono especialmente importantes, removendo grandes quantidades do ar e armazenando-as em madeira de árvores e solos florestais.

“A maior parte do carbono armazenado na terra está nas florestas”, disse o ecologista florestal da UM e coautor do estudo Donald Zack. “E a forma como as florestas crescerão no futuro influenciará a quantidade de dióxido de carbono de origem humana que permanecerá na atmosfera. Isso, por sua vez, terá um efeito de retroalimentação nas temperaturas globais.

“É por isso que essas questões sobre o crescimento da floresta são tão importantes. E a única maneira de obter algumas das respostas é por meio do tipo de pesquisa ecológica de longo prazo usada neste estudo”.

Para avaliar o impacto combinado da deposição de nitrogênio de origem humana e das mudanças climáticas no crescimento das árvores, Ibáñez, Zak e seus colegas usaram dados de um estudo de deposição de nitrogênio financiado pelo governo federal em quatro locais de estudo de florestas de folhosas de Michigan, incluindo um na Estação Biológica da UM perto de Pellston, Michigan.

Os quatro locais estão separados por 300 milhas e abrangem a distribuição norte-sul das florestas de folhosas do norte, desde a Península Inferior do centro-oeste até a Península Superior do noroeste. O Michigan Gradient Study foi estabelecido em 1987 para examinar os efeitos do clima e da deposição atmosférica no crescimento florestal e nos processos do ecossistema na região dos Grandes Lagos. Zak é um dos principais investigadores do projeto.

Desde 1994, os pesquisadores do projeto vêm adicionando sólidos nitrato de sódio, um composto de nitrogênio usado em fertilizantes, aos solos em algumas das parcelas do Michigan Gradient Study para simular os níveis de deposição de nitrogênio esperados até o final deste século. Grande parte do nitrogênio emitido para a atmosfera pelos humanos cai de volta à Terra na chuva, neve e poeira.

Para o estudo relatado em Ecologia, os pesquisadores analisaram os efeitos combinados da deposição de nitrogênio, temperatura do verão e umidade do solo no crescimento de bordos de açúcar. Eles usaram registros de 1,016 árvores coletadas no período de 1994-2013.

O vasto alcance do Estudo de gradiente de Michigan, seu design experimental incomum e novas ferramentas estatísticas permitiram aos pesquisadores separar os efeitos do nitrogênio de origem humana no crescimento das árvores daqueles associados à limitação de temperatura e água – algo que estudos anteriores não conseguiram fazer, disse Zak.

Os resultados mostram que, em todos os casos, o nitrogênio adicionado impulsionou o crescimento medido das árvores, um efeito que foi acentuado à medida que as temperaturas aumentaram e a umidade do solo diminuiu. Além disso, os pesquisadores simularam taxas futuras de crescimento para cada árvore em dois cenários climáticos previamente desenvolvidos para a região dos Grandes Lagos Superiores.

O Cenário Um prevê mudanças moderadas até 2100: um aumento de temperatura de 1.3 graus Fahrenheit e um aumento de 14% na precipitação de verão. Este cenário pressupõe que as emissões globais de dióxido de carbono eventualmente revertam o curso e comecem a diminuir.

O Cenário Dois pressupõe que os níveis atuais de emissão de dióxido de carbono continuem no futuro, resultando em mudanças climáticas mais extremas na região: um aumento de temperatura de cerca de 10 graus Fahrenheit e uma redução de 40% na precipitação de verão até 2100.

As simulações de computador mostraram que o crescimento do bordo de açúcar seria ligeiramente prejudicado no Cenário Um, especialmente nos locais mais quentes do sul. Os resultados para o Cenário Dois mostraram uma grande e consistente diminuição significativa no crescimento dos bordos-de-açúcar em todos os quatro locais e para todas as parcelas – aquelas tratadas com o fertilizante de nitrogênio, bem como as parcelas não tratadas. Reduções de três vezes nas taxas de crescimento são possíveis nas condições do Cenário Dois.

No Cenário Dois, os bordos de açúcar acabariam desaparecendo da Península Inferior de Michigan, embora as mudanças provavelmente ocorressem ao longo de vários séculos, disse Ibáñez. Se isso acontecer, as florestas de madeira de lei do norte, dominadas por bordos e faias, podem ser substituídas por florestas de carvalhos e nogueiras, que se adaptam melhor a condições de seca, mas não removem tanto carbono da atmosfera.

“O sequestro de carbono é um grande serviço que nos é prestado pelas florestas e é muito importante para qualquer tipo de regulação climática no futuro”, disse Ibáñez. “Se as condições de seca reduzirem a produtividade das florestas de Michigan no futuro, sua capacidade de sequestrar carbono também sofrerá.”

Isso parece concordar com outro estudo recente de abeto branco (Picea glauca) que mostrou aclimatação térmica moderada da respiração, mas nenhuma evidência de aclimatação térmica da fotossíntese ou adaptação genética local para características relacionadas à aclimatação térmica.