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Reação das árvores ao calor desvendada

Um broto de carvalho séssil (Quercus petraea) é encerrado em um cu de troca gasosa foliar.
Um rebento de carvalho séssil (Quercus petraea) é colocado numa cubeta de troca gasosa foliar que mede as trocas gasosas ao nível da folha. A cubeta controla a intensidade da luz, a temperatura, o déficit de pressão de vapor (VPD) e a concentração de CO2.

A temperaturas superiores a 30°C, a perda de água através da transpiração aumenta nas árvores, enquanto a absorção de CO2 diminui – mesmo quando há CO2 suficiente na atmosfera. Pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Pesquisa de Florestas, Neve e Paisagens (WSL) conseguiram demonstrar isso em um estudo realizado em uma nova instalação de alta tecnologia. Esta descoberta é importante para compreender como as árvores se adaptam às mudanças climáticas e ao aumento associado das temperaturas.

As alterações climáticas estão a levar a uma exposição crescente das plantas a altas temperaturas. Os pesquisadores da WSL examinaram como as árvores se adaptam a temperaturas extremas em condições experimentais. Em todas as espécies estudadas, descobriram que a absorção de CO2, que permite às plantas produzir açúcar a partir da luz solar durante a fotossíntese, diminui acima dos 30°C, enquanto a perda de água através da transpiração continua a aumentar. Uma nova instalação experimental chamada XeuBox (ver detalhe) permitiu aos cientistas manter o déficit de pressão de vapor d'água (VPD) em um nível constante enquanto aumentava gradualmente a temperatura.

Vale ressaltar que a absorção de CO2 é reduzida mesmo quando há CO2 suficiente no ar e nas folhas. «Conseguimos descartar que a diminuição da absorção de CO2 em altas temperaturas se deva à redução da disponibilidade de CO2. Isto sugere uma limitação na bioquímica das árvores a cerca de 30°C», afirma o líder do estudo, Marco Lehmann. Essa limitação parece ser devida a uma alteração nos processos enzimáticos da fotossíntese, segundo a pesquisadora. Ao mesmo tempo, a planta perde proporcionalmente muita água em relação à quantidade de CO2 absorvida. «Em resumo, podemos dizer que o calor leva a uma fotossíntese muito ineficiente», explica Lehmann. A fotossíntese ineficiente durante um longo período de tempo pode prejudicar gravemente o crescimento, o desenvolvimento e a adaptabilidade das árvores (ou plantas) e, em última análise, afetar todo o ecossistema florestal.

Os cientistas examinaram as seguintes espécies de árvores: faia (Fagus sylvatica), abeto (Picea abies), carvalho séssil (Quercus petraea) e lima de folhas pequenas (Tílias de coração). «Todas as árvores reagiram da mesma forma. Não houve diferenças significativas entre espécies», acrescenta Lehmann.

Usando o XeuBox, os cientistas conseguiram expor as plantas a diferentes condições ambientais sob condições controladas e monitorar seu comportamento por meio de trocas gasosas e medições de isótopos. Isótopos são variantes de átomos que ocorrem naturalmente do mesmo elemento com massas diferentes. O carbono, por exemplo, contém variantes leves e pesadas de átomos. A proporção entre isótopos leves e pesados ​​muda quando o CO2 é absorvido pela planta. «Estudar os efeitos da temperatura e da umidade nas trocas gasosas entre as árvores e a atmosfera representa um desafio significativo, devido à complexidade entre esses dois fatores climáticos», comenta Lehmann.

«As experiências foram tecnicamente muito complexas. No XeuBox, podemos fazer experiências e simular condições ambientais dificilmente viáveis ​​desta forma em condições naturais», continua. Segundo ele, tais simulações são importantes para melhor compreender e prever a capacidade das plantas e de suas funções de se adaptarem às novas condições climáticas e ao consequente aumento das temperaturas.

Equipamentos de alta tecnologia para pesquisa florestal

Simular experimentalmente os efeitos de condições climáticas extremas é muitas vezes difícil, mas é absolutamente essencial para a investigação, a fim de compreender melhor como as nossas florestas reagirão ao clima mais quente e por vezes mais seco do futuro.

Para melhorar o potencial da pesquisa florestal, um novo tipo de instalação de pesquisa experimental foi criada na WSL nos últimos anos: a Caixa Experimental para trocas gasosas de plantas de alta resolução e pesquisa de isótopos sob condições extremas, ou XeuCaixa.

O coração do XeuBox é uma câmara climática de aproximadamente dois metros quadrados que permite aos cientistas cultivar diversas espécies de plantas (por exemplo, árvores jovens, plantas herbáceas, gramíneas) sob diferentes combinações de condições de luz, umidade relativa e temperatura. O que é inovador é que o cultivo e o tratamento das plantas podem ser realizados sob condições ideais de luz e sob condições de temperatura de até 40°C. O XeuA Box está equipada com modernos medidores de troca gasosa de alta precisão para medição de fluxos de CO2 e água, bem como espectrômetros a laser para análise de relações isotópicas de carbono, oxigênio e hidrogênio em CO2 e água. Fluxos e isótopos podem ser medidos simultaneamente usando um sistema de comutação de válvula. Isto torna possível observar as reações das plantas às condições ambientais em tempo real. O XeuA Box está ainda equipada com eletricidade, água, internet, medição de gases e sistema de ar condicionado.

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