Pastagens mostram apetite surpreendente por dióxido de carbono

Pastagens em climas quentes e secos podem crescer mais rapidamente à medida que os níveis de dióxido de carbono aumentam, de acordo com dados de um experimento ecológico de campo de longo prazo realizado em Minnesota. A descoberta, que contraria as ideias já estabelecidas sobre como as plantas responderão ao gás do efeito estufa, sugere que as pastagens poderiam fornecer um amortecedor contra as mudanças climáticas.

A pesquisa, publicada em 19 de abril na Science, analisa uma longa questão sobre como os dois principais grupos de plantas da Terra responderão ao crescente nível de CO₂ na atmosfera. O maior grupo, conhecido como plantas C3, compreende 97% de todas as espécies de plantas. Estas espécies produzem energia através da fotossíntese, usando a luz solar para sintetizar açúcares a partir de CO₂ e água. Teoricamente, dar a essas plantas mais CO₂ aumentaria sua produção de energia.

O outro grupo de plantas – as chamadas espécies C4 – usa um processo de duas etapas para aumentar seus níveis internos de CO₂ antes que a fotossíntese ocorra, tornando a produção de energia mais eficiente. Durante décadas, os cientistas pensaram que as plantas C4 não se beneficiariam de CO₂ adicional na atmosfera, porque elas já são turbinadas. Mas o artigo da Science sugere que o oposto pode ser verdade.

“A mensagem principal é não ignorar os pastos C4”, disse Dana Blumenthal, uma ecologista do Departamento de Agricultura dos EUA em Fort Collins, Colorado. Como as plantas C4 evoluíram para viver em climas quentes e áridos, os cientistas projetaram há muito tempo que as espécies expandiriam seu alcance à medida que o clima esquentasse. Agora, acontece que elas também podem extrair mais CO₂ da atmosfera.

Questões crescentes

As descobertas mais recentes vêm do experimento Biodiversity, CO2 and Nitrogen (BioCON). A partir de 1997, os pesquisadores plantaram plantas C3 e C4 em 88 parcelas ao ar livre, cerca de 50 quilômetros ao norte de Minneapolis, Minnesota. A equipe então bombeou CO₂ suficiente para algumas dessas parcelas para elevar a concentração atmosférica média do gás para cerca de 550 partes por milhão – cerca do dobro do nível presente no ar antes da era industrial.

Nos primeiros 12 anos, a taxa de crescimento das plantas C4 expostas a CO₂ extra não aumentou. Mas nos oito anos seguintes, esse grupo superou as plantas C4 que não foram cultivadas no ambiente com alto teor de CO₂.

Ainda não está claro por que isso aconteceu, mas os cientistas observam que à medida que os níveis de CO₂ subiram, a quantidade de nitrogênio disponível para as plantas também aumentou. O nitrogênio é um nutriente essencial que é crucial para a fotossíntese. Uma possibilidade é que mudanças na composição dos microrganismos do solo levaram ao aumento do nitrogênio.

“É uma grande surpresa”, disse Peter Reich, ecologista da Universidade de Minnesota, em Saint Paul, que lidera o experimento. “Eu não acho que qualquer cientista no mundo teria previsto isso.”

Os cientistas estimam que as plantas absorvem cerca de um quarto das emissões de carbono da humanidade a cada ano, e o experimento de Minnesota é um dos vários que procuraram determinar se essa tendência continuará à medida que os níveis atmosféricos de CO₂ aumentam. Grande parte da pesquisa se concentrou em florestas dominadas por C3, que absorvem grandes quantidades de CO₂ da atmosfera.

Os cientistas pensaram que as florestas provavelmente cresceriam mais rapidamente quando expostas a níveis mais altos de CO₂ na atmosfera. Mas não é isso que experimentos mostraram. Quando as plantas C3 são expostas a níveis mais elevados de CO₂, sua taxa de crescimento aumenta por um período – mas, eventualmente, as plantas são prejudicadas pela disponibilidade limitada de nutrientes, como nitrogênio e fósforo.

Reich e seus colegas viram um efeito semelhante nas plantas C3 que eles expuseram a altos níveis de CO₂: o aumento inicial na produtividade desapareceu inteiramente na mesma época em que as plantas C4 fertilizadas começaram a crescer mais rapidamente.

“A lição é que a fotossíntese não é igual ao crescimento”, disse Richard Norby, ecologista do Laboratório Nacional Oak Ridge, do Departamento de Energia dos EUA, no Tennessee. Ele disse que, se os cientistas quiserem entender como as plantas de um ecossistema responderão ao aumento de CO₂, precisarão analisar como os ciclos de nutrientes mudam com o tempo. “Você não pode fazer isso com experiências curtos.”

Perspectiva global

Além do estudo de Minnesota, dois experimentos semelhantes de campo de CO₂ estão operando em florestas de Birmingham, no Reino Unido, e Sydney, na Austrália. E o Brasil tem trabalhado por vários anos para estabelecer o primeiro experimento desse tipo em uma floresta tropical nativa, embora Norby diga que o projeto encontrou problemas de financiamento. O Departamento de Energia dos EUA vem conduzindo trabalhos de campo em ecossistemas tropicais em Porto Rico, Panamá e Brasil, mas planeja fechar a pesquisa mais cedo.

Reich e seus colegas que trabalham na área de Minnesota agora estão se concentrando em como a comunidade microbiana poderia estar mudando abaixo do solo. Isso inclui fungos que habitam as raízes das plantas e microrganismos que decompõem as plantas mortas e liberam nutrientes como o nitrogênio. Resolver esses detalhes ajudará os cientistas a entender mais sobre por que as plantas C4 parecem prosperar à medida que os níveis de CO₂ aumentam, mas Reich disse que os resultados de sua experiência não serão suficientes para determinar o que está acontecendo.

“A razão pela qual não podemos dizer exatamente o que isso significa globalmente é que realmente precisamos de uma dúzia dessas experiências, não apenas uma”, diz ele.

Referência: 1. Reich, P. B., Hobbie, S. E., Lee, T. D. & Pastore, M. A. Science 360, 317–320 (2018).

Fonte: Nature, traduzida e adaptada pela Equipe BeefPoint.