como as florestas atraem a chuva: um exame de uma nova hipótese

resumo

uma nova hipótese sugere que a cobertura florestal desempenha um papel muito maior na determinação da precipitação do que a reconhecida anteriormente. Ele explica como as regiões florestais geram fluxos em grande escala no vapor de água atmosférico. Sob essa hipótese, a alta precipitação ocorre em interiores continentais, como as bacias hidrográficas da Amazônia e do Congo, apenas por causa da cobertura florestal quase contínua do interior à costa. O mecanismo subjacente enfatiza o papel da evaporação e condensação na geração de diferenças de pressão atmosférica e explica vários fenômenos negligenciados pelos modelos existentes. Isso sugere que mesmo a perda de floresta localizada às vezes pode virar um continente úmido para condições áridas. Se sobreviver ao escrutínio, essa hipótese transformará a forma como vemos a perda florestal, as mudanças climáticas, a hidrologia e os Serviços Ambientais. Oferece novas linhas de investigação em macroecologia e ecologia paisagística, hidrologia, restauração florestal e paleoclima. Ele também fornece uma nova motivação convincente para a conservação da floresta.A vida depende do ciclo hidrológico da terra, especialmente dos processos que transportam a umidade dos oceanos para a terra. O papel da vegetação permanece controverso. A população Local em muitas regiões parcialmente florestadas acredita que as florestas “atraem” a chuva, enquanto a maioria dos especialistas em clima modernos discordaria. Mas uma nova hipótese sugere que a população local pode estar correta.Os sistemas hidrológicos do mundo estão mudando rapidamente. A segurança alimentar em muitas regiões está fortemente ameaçada pela mudança dos padrões de precipitação (Lobell et al. 2008). Enquanto isso, o desmatamento já reduziu os fluxos de vapor derivados das florestas em quase cinco por cento (cerca de 3.000 quilômetros cúbicos por ano de um total global terrestre derivado de 67.000 km3), com poucos sinais de desaceleração (Gordon et al. 2005). A necessidade de entender como a cobertura vegetal influencia o clima nunca foi tão urgente.Makarieva e Gorshkov desenvolveram uma hipótese para explicar como as florestas atraem o ar úmido e como regiões continentais como a bacia Amazônica permanecem úmidas (Makarieva et al. 2006, Makarieva e Gorshkov 2007, e discussões on-line associadas; daqui em diante, coletivamente “Makarieva e Gorshkov”). As implicações são substanciais. Os modelos convencionais normalmente prevêem um declínio” moderado ” de 20 a 30% nas chuvas após o desmatamento em escala continental (Bonan 2008). Em contraste, Makarieva e Gorshkov sugerem que mesmo a limpeza relativamente localizada pode mudar climas continentais inteiros de úmidos para áridos, com a precipitação diminuindo em mais de 95% no interior.Enquanto as publicações de Makarieva e Gorshkov são técnicas, detalhando a física por trás de sua hipótese, explicamos as idéias básicas e seu significado para um público mais amplo. Começamos observando por que as idéias são credíveis e merecem atenção. Em seguida, resumimos a compreensão convencional das interações Floresta-clima e as propostas de Makarieva e Gorshkov. Nós nos concentramos em florestas tropicais. Depois de examinar o que torna essas florestas especiais, consideramos várias implicações e oportunidades de pesquisa relacionadas à hipótese de Makarieva e Gorshkov. Por fim, destacamos a importância dessas ideias para a conservação florestal.

credível

apesar de pesquisas consideráveis, os mecanismos que determinam o clima global permanecem pouco compreendidos. Qualquer resumo de consenso sobre física climática deve gastar mais palavras em detalhar incertezas do que em fatos (por exemplo, IPCC 2007). Apesar dos avanços reconhecidos nas últimas décadas, nem todos os principais insights são imediatamente observados entre os milhares de artigos publicados. O trabalho de Makarieva e Gorshkov, que se concentra nas equações do comportamento atmosférico, parece ter sido injustamente ignorado. Nossa própria avaliação, assim como a de colegas especialistas com quem consultamos, é que a hipótese de Makarieva e Gorshkov é interessante e importante. Agora deve ser examinado e avaliado.

entendimento convencional

o desmatamento tem sido implicado como contribuindo para o declínio das chuvas em várias regiões (incluindo o Sahel, África Ocidental, Camarões, Amazônia Central e Índia), bem como para o enfraquecimento das monções (Fu et al. 2002, Gianni et al. 2003, Malhi e Wright 2005). Mas os links permanecem incertos.

observações sugerem que o desmatamento extensivo geralmente reduz a formação de nuvens e as chuvas, e acentua a sazonalidade (Bonan 2008). As clareiras florestais podem causar uma “brisa de vegetação” distinta, impulsionada por convecção, na qual o ar úmido é retirado da floresta (Laurance 2005). Acredita-se que a turbulência atmosférica resultante da rugosidade do dossel e da convecção por temperatura explique o aumento localizado das chuvas às vezes associado à cobertura florestal fragmentada (Bonan 2008).Como as oportunidades para investigações experimentais são limitadas, os pesquisadores do clima dependem fortemente de modelos de simulação para avançar em sua compreensão. A maioria dos modelos modernos implica um declínio local nas chuvas após o desmatamento, juntamente com impactos climáticos regionais e até intercontinentais (Bonan 2008). Para os modeladores climáticos, as principais mudanças associadas ao desmatamento são a redução do Índice de área foliar, profundidade de enraizamento, rugosidade e comprimento de rugosidade do dossel (medidas que influenciam o fluxo de ar) e maior albedo (refletividade). Mas essas mudanças, suas interações e influências e sua dependência de contextos e escalas são entendidas apenas em termos amplos. Muitas incertezas permanecem, especialmente sobre a influência da evaporação, convecção, desenvolvimento de nuvens e aerossóis e cobertura de terra, e sobre como as mudanças na cobertura de nuvens se traduzem em mudanças nas chuvas (IPCC 2007).

Reciclagem

a umidade atmosférica se origina da evaporação oceânica e terrestre. A chuva derivada de fontes terrestres e contribuindo para a precipitação local é denominada ” reciclada.”Explicações convencionais de interiores continentais úmidos enfatizam essa reciclagem-mas os números se somam?

a proporção de chuva reciclada, medida dependente da extensão da área considerada, mostra pouca diferença consistente entre regiões úmidas e secas: cerca de 25 a 60% na Amazônia (por exemplo, Marengo 2005), 28% na região do Nilo (Mohamed et al. 2005), mais de 50 por cento para a chuva de verão no centro-oeste dos Estados Unidos (Bosilovich e Schubert 2002), e mais de 90 por cento para o Sahel (Savenije 1995). O que é intrigante sobre as regiões úmidas não é a proporção de reciclagem, mas a questão do que impulsiona os fluxos internos de umidade atmosférica necessários para substituir o que flui pelos rios (Savenije 1996).

a teoria convencional não oferece uma explicação clara de como as terras baixas planas em interiores continentais mantêm climas úmidos. Makarieva e Gorshkov mostram que, se apenas” mecanismos convencionais ” (incluindo reciclagem) se aplicarem, a precipitação deve diminuir exponencialmente com a distância dos oceanos. Os pesquisadores já se intrigaram com um mecanismo ausente para explicar os padrões de precipitação observados (Eltahir 1998). A hipótese de Makarieva e Gorshkov oferece uma solução elegante: eles chamam de “bomba”.”

uma bomba de umidade atmosférica

gradientes de pressão acionados por temperatura e convecção são considerados os principais impulsionadores dos fluxos de ar na ciência meteorológica convencional. Makarieva e Gorshkov argumentam que a importância da evaporação e condensação foi negligenciada.Makarieva e Gorshkov chamam a atenção para o fato de que, sob condições atmosféricas típicas, a pressão parcial do vapor de água perto da superfície da terra excede em muito o peso da água mantida na atmosfera acima dela. Eles argumentam que esse desequilíbrio pode gerar fluxos de ar poderosos. A força resulta da maneira como a temperatura e a pressão diminuem com a altitude na troposfera (atmosfera inferior). Quando o declínio da temperatura vertical (a” taxa de lapso”) é menor que o valor crítico de 1.2 graus Celsius (°C) Por km, a água atmosférica pode permanecer estática e em estado gasoso. Mas a taxa média global de lapso é superior a 6°C por km. A essas taxas mais altas, o vapor de água sobe e condensa. A redução do volume atmosférico que ocorre durante essa mudança de fase gás-líquido causa uma redução na pressão do ar. Essa queda de pressão tem sido rotineiramente negligenciada.Correntes de ar perto da superfície da Terra fluem para onde a pressão é mais baixa. De acordo com Makarieva e Gorshkov, essas são as áreas que possuem as maiores taxas de evaporação. Em climas equatoriais, as florestas mantêm taxas de evaporação mais altas do que outros tipos de cobertura, incluindo águas abertas. Assim, as florestas atraem o ar úmido de outros lugares; quanto maior a área da floresta, maiores os volumes de ar úmido atraídos (ver Figura 1). Essa umidade adicional aumenta e condensa, por sua vez, gerando um feedback positivo no qual uma grande proporção da água se condensando à medida que nuvens sobre áreas úmidas são extraídas de outros lugares. Os drivers (radiação solar) e conceitos e relacionamentos termodinâmicos básicos são os mesmos dos modelos convencionais, portanto, a maioria dos comportamentos é idêntica—a diferença está em como a condensação é incorporada.

Figura 1.

a “bomba biótica” de Makarieva e Gorshkov.”O volume atmosférico reduz a uma taxa mais alta em áreas com evaporação mais intensiva (setas verticais sólidas, larguras denota fluxo relativo). A baixa pressão resultante atrai ar úmido adicional (setas horizontais abertas) de áreas com evaporação mais fraca. Isso leva a uma transferência líquida de umidade atmosférica para as áreas com maior evaporação. (a) sob plena luz do sol, as florestas mantêm maior evaporação do que os oceanos e, assim, atraem o ar úmido do oceano. (B) nos desertos, a evaporação é baixa e o ar é atraído para os oceanos. (c) em climas sazonais, a energia solar pode ser insuficiente para manter a evaporação florestal a taxas mais altas do que as dos oceanos durante uma estação seca de Inverno, e os oceanos extraem ar da terra. No entanto, no verão, altas taxas de evaporação florestal são restabelecidas (como no painel a). (d) com a perda florestal, a evaporação líquida sobre a terra diminui e pode ser insuficiente para contrabalançar isso do oceano: o ar fluirá para o mar e a terra se tornará árida e incapaz de sustentar as florestas. (e) em continentes úmidos, a cobertura florestal contínua mantendo alta evaporação permite que grandes quantidades de ar úmido sejam extraídas da Costa. Não mostrado nos diagramas: o ar seco retorna em altitudes mais altas, de regiões mais úmidas a mais secas, para completar o ciclo, e a reciclagem interna da chuva contribui significativamente para os padrões de precipitação em escala continental. Fonte: Adaptado de ideias apresentadas em Makarieva e Gorshkov (2007).

Figura 1.

a “bomba biótica” de Makarieva e Gorshkov.”O volume atmosférico reduz a uma taxa mais alta em áreas com evaporação mais intensiva (setas verticais sólidas, larguras denota fluxo relativo). A baixa pressão resultante atrai ar úmido adicional (setas horizontais abertas) de áreas com evaporação mais fraca. Isso leva a uma transferência líquida de umidade atmosférica para as áreas com maior evaporação. (a) sob plena luz do sol, as florestas mantêm maior evaporação do que os oceanos e, assim, atraem o ar úmido do oceano. (B) nos desertos, a evaporação é baixa e o ar é atraído para os oceanos. (c) em climas sazonais, a energia solar pode ser insuficiente para manter a evaporação florestal a taxas mais altas do que as dos oceanos durante uma estação seca de Inverno, e os oceanos extraem ar da terra. No entanto, no verão, altas taxas de evaporação florestal são restabelecidas (como no painel a). (d) com a perda florestal, a evaporação líquida sobre a terra diminui e pode ser insuficiente para contrabalançar a do oceano: o ar fluirá para o mar e a terra se tornará árida e incapaz de sustentar as florestas. (e) em continentes úmidos, a cobertura florestal contínua mantendo alta evaporação permite que grandes quantidades de ar úmido sejam extraídas da Costa. Não mostrado nos diagramas: o ar seco retorna em altitudes mais altas, de regiões mais úmidas a mais secas, para completar o ciclo, e a reciclagem interna da chuva contribui significativamente para os padrões de precipitação em escala continental. Fonte: adaptado de ideias apresentadas em Makarieva e Gorshkov (2007).

as estimativas de Makarieva e Gorshkov, incorporando mudanças de volume da condensação, implicam que, quando a cobertura florestal é suficiente, ar úmido suficiente é aspirado para manter altas chuvas dentro dos continentes. Os números agora somam: assim, a condensação oferece um mecanismo para explicar por que a precipitação continental não diminui invariavelmente com a distância do oceano.

evaporação e florestas

distinguimos dois tipos de evaporação. A transpiração é o fluxo de evaporação de dentro das plantas; as plantas determinam esse fluxo controlando seus estômatos (poros nas folhas e outras superfícies). A evaporação de superfícies molhadas, solos e águas abertas também é importante. Qual via contribui mais para a evaporação geral depende das condições (Calder 2005, Savenije 2004).

as florestas evaporam mais umidade do que outras vegetações, normalmente excedendo o fluxo da cobertura herbácea por um fator de 10 (Calder 2005). Florestas tropicais fechadas normalmente evaporam mais de um metro de água por ano (Gordon et al. 2005). Alguns evaporam mais de dois metros (Loescher et al. 2005).

a evaporação Da Floresta se beneficia da altura e da rugosidade do dossel, o que leva a fluxos de ar turbulentos. Isso foi denominado “efeito varal”, pois é a mesma razão pela qual a roupa seca mais rapidamente em uma linha do que quando colocada no chão (Calder 2005). Se a umidade for suficiente, a evaporação da floresta é limitada principalmente pela radiação solar e pelo clima (Calder et al. 1986, Savenije 2004). Grandes árvores tropicais podem transpirar várias centenas de litros de água por dia (Goldstein et al. 1998).

as reservas de água são importantes. Plantas com altos volumes de caule permitem que a transpiração supere a absorção da raiz, pois as reservas de água do caule são esgotadas durante o dia e reabastecidas à noite (Goldstein et al. 1998, Sheil 2003). As árvores (e cipós florestais) normalmente têm raízes mais profundas do que outras vegetações e, portanto, podem acessar a umidade subterrânea durante as secas (Calder et al. 1986, Nepstad et al. 1994). Muitos solos florestais possuem boa infiltração e armazenamento de água-propriedades frequentemente perdidas com o desmatamento (Bruijnzeel 2004). A translocação Vertical da água do solo através do perfil do solo da floresta por raízes à noite também pode ser importante (Lee et al. 2005). Em alguns locais-notavelmente, florestas nubladas e florestas sujeitas a nevoeiros costeiros-briófitas abundantes e folhagem densa contribuem para a eficiente interceptação de névoa e orvalho (Dietz et al. 2007).Makarieva e Gorshkov sugerem que as florestas podem influenciar quando a chuva cai. A precipitação ocorre uma vez que a umidade condensada se acumulou e a flutuabilidade gerada pelo aumento do ar úmido é baixa o suficiente. Eles observam que a evaporação diminui quando as plantas fecham seus estômatos, como geralmente ocorre na segunda metade do dia para aliviar o estresse de umidade (Pons e Welschen 2004). Esse declínio pode ajudar a explicar por que a maioria das chuvas tropicais cai após o meio-dia em muitos ambientes terrestres (mas não marinhos) (Nesbitt e Zipser 2003). Essa previsão requer investigação.

transectos pluviais

a hipótese de Makarieva e Gorshkov prevê dois tipos de tendências de chuvas costeiras para o interior continental (seguindo um caminho transect perpendicular às isohyets regionais ; Savenije 1995). Eles propõem e demonstram que, independentemente da localização e sazonalidade, os transectos livres de florestas mostram uma redução quase exponencial da precipitação anual com o aumento da distância da costa, enquanto os transectos bem florestados não mostram nenhum (Figura 2).

Figura 2.

como a precipitação (precipitação em metros) varia com o aumento da distância (em quilômetros) para o interior em três regiões florestadas (A, B, C) e seis não florestadas (D, E, F, G, H, I). O mapa mostra localizações aproximadas, enquanto o gráfico mostra as linhas de tendência mais adequadas (P == p0eb×dist, onde P é precipitação, e é a base de logaritmos naturais, dist é Distância, P0 é precipitação A dist == 0, e b é uma constante que expressa taxa de declínio). Estes caem em dois grupos: (1) os transectos florestais quase lineares (subindo suavemente) (verde) e (2) os transectos não florestais quase exponencialmente decrescentes (laranja). Fonte: dados derivados e replotados de Makarieva e Gorshkov (2007).

Figura 2.

como a precipitação (precipitação em metros) varia com o aumento da distância (em quilômetros) para o interior em três regiões florestadas (A, B, C) e seis não florestadas (D, E, F, G, H, I). O mapa mostra localizações aproximadas, enquanto o gráfico mostra as linhas de tendência mais adequadas (P == p0eb×dist, onde P é precipitação, e é a base de logaritmos naturais, dist é Distância, P0 é precipitação A dist == 0, e b é uma constante que expressa taxa de declínio). Estes se enquadram em dois grupos: (1) os transectos florestais quase lineares (subindo suavemente) (verde) e (2) os transectos não florestais quase exponencialmente decrescentes (laranja). Fonte: dados derivados e replotados de Makarieva e Gorshkov (2007).

os modelos climáticos globais podem se encaixar nesses padrões de precipitação, mas não os prevêem. Esta é uma distinção importante. Como Makarieva e Gorshkov observam, ” é amplamente admitido que a representação moderna da convecção atmosférica no GCMs é uma parametrização, não uma teoria.”

chuvas sazonais

como a hipótese de Makarieva e Gorshkov se aplica nos trópicos sazonais? Esses climas de Monção alternam entre dois estados: úmido e seco. Este interruptor é conduzido pelo ritmo anual da energia solar fora das regiões equatoriais e seu impacto diferente na terra e nos mares. Em vez de uma explicação clássica baseada na temperatura, na visão de Makarieva e Gorshkov, a comutação depende de fluxos relativos de evaporação. Durante as estações de energia solar reduzida, a terra evapora menos umidade do que a água aberta (a evaporação oceânica permanece substancial mesmo no inverno) e os mares tiram o ar da terra, levando a uma estação seca (ver figura 1c). Quando a luz do sol mais forte retorna, a energia solar é novamente suficiente para que a terra evapore mais umidade do que os mares vizinhos, causando o balanço nas correntes de ar que marcam as monções clássicas. A comutação depende dos feedbacks positivos envolvidos no sistema de evaporação-precipitação.No entanto, nem todas as mudanças sazonais nas chuvas tropicais são semelhantes. Grande parte da América do Sul tropical experimenta uma estação seca prolongada-mas sem uma mudança clara das correntes de ar que fluem de e para a costa (Zhou e Lau 1998). Notavelmente, vastas áreas dessas florestas permanecem verdes durante a estação seca, acessando reservas profundas de umidade do solo que são reabastecidas a cada estação chuvosa (Juarez et al. 2007, Myneni et al. 2007). A evaporação resultante da estação seca não supera totalmente a influência da menor pressão do ar no mar, mas de acordo com Makarieva e Gorshkov, pode manter a diferença pequena e aumentar a probabilidade de chuva terrestre.

na hipótese de Makarieva e Gorshkov, as estações chuvosas podem começar mais cedo se forem precedidas por alta evaporação terrestre e podem começar mais tarde (ou não) se a evaporação for baixa. Esta previsão é consistente com observações no sul da Amazônia, onde a seca severa reduz a capacidade da vegetação de transpirar e atrasa o início da estação chuvosa (Fu e Li 2004). A perda florestal e a evaporação diminuída podem, assim, reduzir a penetração das chuvas de monções e reduzir a duração da estação chuvosa.

contextos espaciais e estados de comutação

as ideias de Makarieva e Gorshkov concordam, mas vão muito além, modelos climáticos convencionais que implicam que os sistemas climáticos sem litoral, sendo menos protegidos pelos oceanos, são mais vulneráveis às mudanças na cobertura da terra do que as áreas costeiras (Zhang et al. 1996), enquanto a perda florestal nas regiões costeiras normalmente tem um impacto climático mais amplo (van der Molen et al. 2006). De acordo com Makarieva e Gorshkov, se a floresta quase contínua necessária para transportar ar úmido das costas para os interiores continentais for cortada, o fluxo de umidade atmosférica para. Assim, limpar uma faixa de floresta perto da costa pode ser suficiente para secar um interior continental úmido. Além disso, limpar Floresta suficiente dentro da zona florestal maior pode mudar o transporte de umidade líquida de oceano para terra para terra para Oceano, deixando quaisquer restos de florestas a serem dessecados. Claramente, esses riscos precisam ser avaliados e compreendidos.

como ilustração, Makarieva e Gorshkov propõem que uma Austrália florestal foi “mudada” para o deserto por colonos pré-históricos. A queima aborígene reduziu as florestas costeiras, levando à dessecação continental. Isto é credível? O júri permanece fora. Os humanos chegaram à Austrália durante o último período glacial, quando grande parte do mundo estava mais seco do que agora. Certamente a Austrália foi bem florestada no passado, mas, novamente, episódios secos ocorreram antes da chegada humana (Morley 2000).

a busca por mais evidências

onde mais, além dos dados transect e do momento das monções, poderíamos buscar evidências a favor ou contra a hipótese de Makarieva e Gorshkov? Presumivelmente, em interiores continentais profundos cercados por florestas desaparecidas, o padrão seria ideal. Infelizmente, onde estão disponíveis bons dados de longo prazo sobre Chuva e floresta, são de regiões costeiras, onde prevalecem os climas marinhos e em regiões montanhosas, onde as chuvas são regidas pelo terreno. A observação amplamente citada de que um século de registros de chuvas no sopé agora fortemente desmatado de Karnataka, sul da Índia, está associada a apenas um pequeno declínio nos dias anuais de chuva, portanto, não é muito esclarecedor (Meher-Homji 1980).Dados sobre a variabilidade climática podem ser mais reveladores: a hipótese de Makarieva e Gorshkov sugere que a perda florestal será associada a uma perda de feedbacks estabilizadores e aumento da instabilidade climática. Na Mata Atlântica do Brasil, essa correlação foi detectada entre a redução da cobertura arbórea e o aumento da variação interanual local nas chuvas (Webb et al. 2005).

novas investigações

a hipótese de Makarieva e Gorshkov tem implicações para muitos campos diferentes. Consideramos brevemente alguns.

rendimentos da água.

a previsão de Makarieva e Gorshkov e a demonstração de padrões distintos de chuvas sobre florestas e transectos não florestais são persuasivas. Mas essas são generalizações: eles ignoram variações no formato de terra e tipos de cobertura dentro de cada transeto, e a influência dos padrões de circulação de ar (a direção ideal do transeto varia ao longo do ano). Eles não prevêem o comportamento do ar úmido sobre transectos mistos de floresta / não florestal-as regiões onde a cobertura florestal costuma desaparecer mais rapidamente. Observações por satélite (por exemplo, Wang et al. 2009) e vários dados existentes, como os do Programa Internacional da Biosfera da geosfera transectos, podem lançar mais luz sobre esses padrões (ver www.igbp.kva.se). Junto com mais dados de campo, simuladores locais e regionais são necessários nos quais mecanismos, cenários e consequências podem ser explorados.

os trade-offs hidrológicos em paisagens modificadas dependem da escala. Na visão padrão, bem verificada por dados de campo, uma redução acentuada do dossel florestal resulta em menos água perdida para evaporação e aumento do escoamento local (Calder 2005). Em contraste, a hipótese de Makarieva e Gorshkov sugere que a água evaporada pelas florestas é normalmente devolvida com interesse, então esperaríamos um declínio nas chuvas, levando a um escoamento mais baixo em uma região mais ampla, se as florestas estiverem esgotadas.

fogo.

o papel dos danos causados pelo fogo na degradação florestal é um feedback positivo estabelecido: uma vez que uma floresta já queimou ou foi perturbada e danificada, ela se torna mais inflamável e, portanto, mais provável de queimar novamente (Laurance 2005). A hipótese de Makarieva e Gorshkov adiciona seca a este ciclo. O fogo danifica as propriedades que mantêm as florestas úmidas e não inflamáveis—as mesmas propriedades que impulsionam a bomba de Makarieva e Gorshkov. O fogo reduz a área das folhas e as densidades das raízes responsáveis pela elevação hidráulica e, assim, enfraquece a capacidade da vegetação de manter a umidade do sub-bosque. A evaporação reduzida, por sua vez, reduz as chuvas, levando ao aumento das secas, maior inflamabilidade e aumento do risco de incêndio—adicionando assim um feedback positivo adicional e indesejável no ciclo de degradação.

feedbacks da vegetação.

a hipótese de Makarieva e Gorshkov levanta questões sobre o papel dos feedbacks na ecologia da paisagem. Por exemplo, o comportamento fenológico das folhas mais competitivo depende do clima. Entre as árvores, folhagem persistente é favorecida por altas sazonais imprevisibilidade e também pela baixa variação sazonal na disponibilidade de umidade, enquanto a folhagem decídua é favorecida pela intensa e secas prolongadas, bem como pela previsibilidade sazonal (Givnish 2002). Além disso, algumas árvores decíduas flush (ou seja,, produzir novas folhas) bem antes-e alguns só depois—as chuvas vêm, com o primeiro favorecido em contextos sazonais mais previsíveis e o último em condições mais irregulares. A hipótese de Makarieva e Gorshkov implica que esses comportamentos, afetando as taxas de evaporação, influenciarão o clima. Nas regiões de monção, a vegetação decídua perene e de descarga precoce incentiva a estação seca a terminar mais cedo e com mais regularidade, enquanto as florestas decíduas de descarga tardia experimentam estações secas mais longas. Aplicando a hipótese de Makarieva e Gorshkov, esperamos que esses comportamentos fenológicos favoreçam as condições climáticas às quais estão melhor adaptados.

mas nem todos os feedbacks são necessariamente positivos. Por exemplo, as lianas perenes constituem uma proporção significativa do dossel em muitas florestas tropicais sazonais, onde seu domínio parece favorecido pela longa estação seca (Schnitzer 2005). Qualquer aumento resultante na precipitação deve favorecer as árvores sobre as lianas.Evolução e estabilidade emergente.As florestas evoluíram para gerar chuva? Essa ideia aborda as possibilidades muito debatidas de comportamento emergente de auto-estabilização (ou” Gaia”; por exemplo, Lenton e van Oijen 2002). Árvores e florestas evoluíram inúmeras vezes na história da Terra, sugerindo uma tendência repetida de gerar habitats terrestres ricos e auto-Regantes. Como as discussões anteriores ilustram, há espaço para interações auto-estabilizadoras surgirem (ver também Makarieva e Gorshkov 2007). Mas, como as propriedades necessárias para uma bomba florestal eficaz também beneficiam as árvores individuais, parece que qualquer bomba emerge como uma conseqüência evolutiva da competição de nível individual-aumenta a extensão da floresta, mas não é por isso que evoluiu.

Paleoclima.

a hipótese de Makarieva e Gorshkov, com sua mudança climática, fornece novas reviravoltas às antigas controvérsias. A chegada humana em regiões anteriormente desabitadas nos últimos 50.000 anos está invariavelmente associada a extinções, especialmente entre a fauna maior (como no exemplo da Austrália mencionado acima). O papel simultâneo das mudanças climáticas, visto como um fenômeno natural, continua a ser debatido (Koch e Barnosky 2006). Se impactos climáticos severos pudessem resultar plausivelmente de mudanças antigas de habitat induzidas pelo homem, então a sequência de eventos precisará ser reavaliada neste quadro.A hipótese de Makarieva e Gorshkov não nos diz como as florestas podem ser restabelecidas após os eventos catastróficos que pontuam a história da Terra (Morley 2000). Essa questão exigirá que desvendemos os processos e limiares de feedback que operam espacialmente em diferentes escalas e as influências que atuam sobre eles. Certamente, a hipótese não argumenta que tais verdes não possam ocorrer. Presumivelmente, uma floresta pode se estabelecer mesmo em um local costeiro úmido, onde a precipitação diminui exponencialmente com a distância da costa, e pode avançar progressivamente para o interior, atraindo ar úmido com ela. A hipótese de Makarieva e Gorshkov pode esclarecer como a América do Sul, mas não a África, conseguiu manter climas interiores úmidos em larga escala através de glaciais passados. Talvez na África a presença de grandes herbívoros e humanos ancestrais com fogo tenha influenciado o equilíbrio entre a floresta e a vegetação não florestal, reduzindo a estabilidade e permitindo que o clima mude.

vegetação gerenciada.

Em contraste com Makarieva e Gorshkov, que propõem que apenas naturais e florestas intactas pode manter um trabalho atmosférica bomba, nós suspeitamos que a floresta secundária e plantações podem ter desejável evaporação propriedades (ver, por exemplo, Olchev et al. 2008). Embora a maior inflamabilidade dessa vegetação sugira um ambiente menos úmido, o que, por sua vez, implica uma bomba menos eficaz, essas propriedades não são inevitáveis e podem ser influenciadas pelo manejo. Essas propriedades precisam ser investigadas.

desertos verdes.Poderíamos um dia oferecer os desertos do mundo? A hipótese de Makarieva e Gorshkov sugere que podemos. Ao contrário da maioria dos modelos convencionais, os cálculos de Makarieva e Gorshkov implicam que, uma vez estabelecidas florestas nessas regiões, a bomba biótica seria poderosa o suficiente para regá-las. Apesar das escalas e dos inevitáveis desafios técnicos e éticos, tais projetos podem se tornar mais fáceis de financiar e implementar à medida que as concentrações de dióxido de carbono aumentam (Brovkin 2002).

Outlook

se a hipótese de Makarieva e Gorshkov for válida, questões importantes permanecerão sobre como o mecanismo de bomba biótica interage com outros processos para fornecer um relato mais completo do clima local, regional e global. Se a hipótese se revelar falha, ainda será necessário um mecanismo para explicar os interiores continentais úmidos.

a aceitação da bomba biótica aumentaria os valores que a sociedade coloca na cobertura florestal. Ao levantar preocupações regionais sobre a água, a aceitação Da Bomba biótica de Makarieva e Gorshkov exige atenção de diversos atores locais, incluindo muitos que podem se importar pouco com a manutenção da cobertura florestal.

Agradecimentos

agradecemos Anastassia Makarieva, Victor Gorshkov, Antonio Nobre, Ian Calder, Meine van Noordwijk, Wolfgang Cramer e três revisores anônimos pelos valiosos comentários. Também agradecemos a Claire Miller e Miriam van Heist por sugestões editoriais, e a biblioteca CIFOR e a Biblioteca Wageningen por localizar referências. D. S. foi apoiado por uma concessão da Comissão Europeia ao centro de Pesquisa Florestal internacional e pelo apoio Da Wildlife Conservation Society ao Instituto de conservação de florestas tropicais.

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notas do Autor

Douglas Sheil (e-mail: [email protected] ou [email protected]) é com o Instituto de Conservação de Florestas Tropicais, Mbarara Universidade de Ciência e Tecnologia, em Kabale, Uganda. Ele e Daniel Murdiyarso estão no centro de Pesquisa Florestal internacional em Jacarta, Indonésia.

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