Sinais emergentes de declínio da resiliência florestal sob a mudança climática

Nature volume 608, páginas 534–539 (2022) Cite este artigo

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Os ecossistemas florestais dependem de sua capacidade de resistir e se recuperar de perturbações naturais e antrópicas (ou seja, sua resiliência)1. Evidências experimentais de aumentos súbitos na mortalidade de árvores estão levantando preocupações sobre a variação na resiliência da floresta2, mas pouco se sabe sobre como ela está evoluindo em resposta às mudanças climáticas. Aqui integramos índices de vegetação baseados em satélite com aprendizado de máquina para mostrar como a resiliência florestal, quantificada em termos de indicadores críticos de desaceleração3,4,5, mudou durante o período 2000-2020. Mostramos que as florestas tropicais, áridas e temperadas estão experimentando um declínio significativo na resiliência, provavelmente relacionado ao aumento das limitações de água e à variabilidade climática. Por outro lado, as florestas boreais apresentam padrões locais divergentes com uma tendência média crescente de resiliência, provavelmente se beneficiando do aquecimento e da fertilização com CO2, que podem superar os efeitos adversos das mudanças climáticas. Esses padrões emergem consistentemente em florestas manejadas e intactas, corroborando a existência de fatores climáticos comuns de larga escala. As reduções na resiliência estão estatisticamente ligadas a quedas abruptas na produtividade primária da floresta, ocorrendo em resposta à lenta deriva em direção a um limiar crítico de resiliência. Aproximadamente 23% das florestas intactas não perturbadas, correspondendo a 3,32 Pg C de produtividade primária bruta, já atingiram um limite crítico e estão experimentando uma maior degradação da resiliência. Juntos, esses sinais revelam um declínio generalizado na capacidade das florestas de resistir a perturbações que devem ser consideradas na elaboração de planos de mitigação e adaptação baseados em terra.

As florestas cobrem cerca de 41 milhões de km2 — cerca de 30% da superfície terrestre. Eles desempenham um papel fundamental no ciclo global do carbono, absorvendo cerca de 33% das emissões antrópicas de carbono, e são considerados um elemento-chave para mitigar futuras mudanças climáticas6. Além disso, as florestas fornecem uma série de serviços ecossistêmicos que contribuem para o bem-estar da sociedade, como regulação dos fluxos de água, proteção dos solos e conservação da biodiversidade7. Infelizmente, os ecossistemas florestais estão cada vez mais ameaçados por inúmeras perturbações, incluindo agentes naturais (por exemplo, incêndios, tempestades de vento e patógenos) e pressões antropogênicas2. A persistência e funcionalidade desses ecossistemas são altamente dependentes de sua resiliência, definida como a capacidade de resistir e se recuperar de perturbações ambientais3,4,5. Florestas de baixa resiliência são mais sensíveis a anomalias em fatores externos e estão potencialmente mais expostas a mudanças abruptas e possivelmente irreversíveis (por exemplo, mudanças de regime)8. Isso é particularmente crítico tendo em vista a intensificação contínua dos regimes de perturbação que podem afetar o fornecimento de serviços ecossistêmicos essenciais em um futuro próximo9,10,11. Ao mesmo tempo, estratégias de mitigação baseadas em florestas que dependem de sumidouros e estoques de carbono sustentados estão se tornando cruciais para atingir as metas climáticas mais ambiciosas. Nesse contexto, é cada vez mais importante investigar a vulnerabilidade dos estoques e fluxos de carbono florestal a perturbações externas. No entanto, pouco se sabe sobre como a resiliência florestal vem evoluindo em resposta às mudanças ambientais globais. Compreender os mecanismos subjacentes à resiliência florestal e sua dinâmica recente é, portanto, de suma importância para desenvolver planos sólidos de conservação e manejo.

Estudos teóricos demonstraram que, à medida que os sistemas se aproximam de um ponto de inflexão (ou seja, um limiar quando uma mudança autossustentada descontrolada começa), eles perdem resiliência, de modo que pequenas perturbações externas contínuas podem mudar o sistema para uma configuração alternativa12. Foi proposto que tal perda de resiliência pode ser detectada a partir do aumento da autocorrelação temporal (TAC) no estado do sistema, refletindo um declínio nas taxas de recuperação devido à desaceleração crítica (CSD) dos processos do sistema que ocorrem nos limiares3 ,4,5 (Métodos Suplementares 1–3 e Figs. Suplementares. 1 e 2). Em tal estrutura, a resiliência é definida como a capacidade dos ecossistemas de resistir a perturbações e evitar mudanças de estado, e não como a recuperação ao estado inicial após uma mudança de estado induzida por um grande evento. A redução da resiliência pode ser causada por funções fisiológicas prejudicadas que tornam o ecossistema instável ou pelo menos mais vulnerável a mudanças de regime sob perturbações (por exemplo, em termos de produtividade, índice de área foliar ou composição de espécies)12,13,14. Essa propriedade foi aproveitada em estudos anteriores para avaliar padrões espaciais de resiliência florestal estática15,16,17,18. No entanto, a aplicação deste método em grandes escalas em um contexto dinâmico é um desafio devido à limitada série temporal de observações, a presença de frequências sazonais dominantes nas variações de ambas as respostas do ecossistema e sinais forçantes, variações na autocorrelação dos sinais forçantes e a presença de ruído estocástico4. Até agora, esses desafios limitaram o estudo da evolução temporal da resiliência florestal em sistemas reais19,20,21 e levaram à falta substancial de avaliações em escala global. A esse respeito, a disponibilidade crescente de observações da Terra temporalmente consistentes ao longo de várias décadas está oferecendo agora novas oportunidades para monitorar a resiliência da floresta variável no tempo em escalas regionais a globais.