Ecossistemas saudáveis são críticos para combater as mudanças climáticas
Ecossistemas saudáveis são críticos para combater as mudanças climáticas
As mudanças climáticas podem causar mudanças nos ecossistemas que reduzem sua capacidade de absorver carbono, acelerando ainda mais o processo
O ambiente global que experimentamos hoje é um produto de milhões de anos de coevolução do clima e da biosfera (Lenton et al., Referência Lenton, Schellnhuber e Szathmáry2004). A preocupação com as perturbações humanas no meio ambiente (como o uso da água, a introdução de novas substâncias no ambiente, a interferência nos ciclos biogeoquímicos e as mudanças no uso da terra) freqüentemente decorre da preocupação sobre como essas perturbações afetam a capacidade do clima ou da biosfera de apoiar os seres humanos.
Embora as interações entre a biosfera e o sistema climático físico sejam críticas na determinação do estado do sistema terrestre, os feedbacks no nível do ecossistema entre a biosfera e o sistema climático não são rotineiramente incluídos nas projeções ou políticas para as mudanças climáticas.
Por exemplo, a conservação da biodiversidade é vista, na melhor das hipóteses, como um co-benefício das medidas de seqüestro de carbono, não como uma estratégia que poderia mitigar outras mudanças climáticas (Díaz et al., Referência Díaz, Wardle, Hector, Naeem, Bunker, Hector, Loreau e Perring2009); as projeções de liberações de gases de efeito estufa de solos degradantes de permafrost, que compreendem uma perda de integridade dos biomas da tundra, são baseadas em abordagens simplificadas (Koven et al., Referência Koven, Schuur, Schädel, Bohn, Burke, Chen e Turetsky2015) e não faz parte dos modelos de sistemas terrestres (Ciais et al., Referência Ciais, Sabine, Bala, Bopp, Brovkin, Canadell, Thornton, Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung e Midgley2013); e as respostas dos ecossistemas marinhos à acidificação e temperatura são consideradas importantes, mas raramente incluídas nos modelos de sistemas terrestres (Ciais et al., Referência Ciais, Sabine, Bala, Bopp, Brovkin, Canadell, Thornton, Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung e Midgley2013).
Na estrutura de limites planetários (Steffen et al., Referência Steffen, Richardson, Rockström, Cornell, Fetzer, Bennett e Sörlin2015), que delimita as condições biofísicas necessárias para manter o sistema terrestre em um estado “seguro” semelhante ao holoceno, os dois limites planetários “essenciais” das mudanças climáticas e da integridade da biosfera representam a geosfera e a biosfera do sistema terrestre (Steffen et al., Referência Steffen, Richardson, Rockström, Cornell, Fetzer, Bennett e Sörlin2015).
Usamos a terminologia da ‘integridade da biosfera’, amplamente definida como a manutenção a longo prazo das principais estruturas e funções da biosfera (Steffen et al., Referência Steffen, Richardson, Rockström, Cornell, Fetzer, Bennett e Sörlin2015), pois enfatiza que aspectos da biosfera em várias escalas além da fisiologia vegetal individual, como o funcionamento do ecossistema, são cruciais para as interações clima-biosfera.
Aqui, estamos especificamente interessados nas funções do ecossistema relacionadas ao clima e ao ciclo do carbono, como a capacidade de captar carbono e a capacidade de responder às mudanças climáticas. A integridade da biosfera se baseia em conceitos anteriores, como integridade biológica (Karr, Referência Karr1990), integridade ecológica (Mora, Mora de referência2017; Parrish et al., Referência Parrish, Braun e Unnasch2003) e integridade do ecossistema (Dorren et al., Referência Dorren, Berger, Imeson, Maier e Rey2004) visualizando essa ‘integridade’ na escala do sistema terrestre.
Aqui, examinamos como a perda da integridade da biosfera pode gerar feedbacks significativos para o sistema climático em prazos relevantes para as políticas das mudanças climáticas do século XXI. Este estudo inicial considera apenas interações clima-biosfera envolvendo armazenamento de carbono, ignorando outros feedbacks da biosfera, como alterações no albedo ou alterações no ciclo hidrológico que também podem afetar o clima (Chapin et al., Referência Chapin, Randerson, McGuire, Foley e Field2008).
Nós nos concentramos nos efeitos de quatro categorias de perda de integridade da biosfera no armazenamento de carbono que não são comumente incluídos em modelos globais abrangentes (Figura 1):
(1) Prejuízo na capacidade dos ecossistemas terrestres de armazenar carbono devido a respostas defasadas às mudanças climáticas. Respostas atrasadas de espécies são conhecidas por serem uma característica importante da resposta da biosfera terrestre às mudanças climáticas (Loarie et al., Referência Loarie, Duffy, Hamilton, Asner, Field e Ackerly2009; Wieczynski et al., Referência Wieczynski, Boyle, Buzzard, Duran , Henderson, Hulshof e Savage2019), embora a magnitude de seu efeito no ciclo do carbono seja incerta.
(2) Liberação de carbono pelo degelo do permafrost. Espera-se que a falha dos ecossistemas da tundra em se adaptar às mudanças climáticas libere grandes quantidades de carbono (Chadburn et al., Referência Chadburn, Burke, Cox, Friedlingstein, Hugelius e Westermann2017; Ciais et al., Referência Ciais, Sabine, Bala, Bopp , Brovkin, Canadell, Thornton, Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung e Midgley2013; Koven et al., Referência Koven, Schuur, Schädel, Bohn, Burke, Chen e Turetsky2015; MacDougall et al., Referência MacDougall, Zickfeld , Knutti e Matthews2015; Schaefer et al., Referência Schaefer, Lantuit, Romanovsky, Schuur e Witt2014; Schneider von Deimling et al., Referência Schneider von Deimling, Grosse, Strauss, Schirrmeister, Morgenstern, Schaphoff e Boike2015; Schuur et al., Referência Schuur, McGuire, Schädel, Grosse, Harden, Hayes e Vonk2015). Modelos detalhados da superfície terrestre do permafrost têm uma compreensão avançada de possíveis emissões de gases de efeito estufa (Burke et al., Referência Burke, Chadburn e Ekici2017; Ekici et al., Referência Ekici, Beer, Hagemann, Boike, Langer e Hauck2014; Guimberteau et al., Referência Guimberteau, Zhu, Maignan, Huang, Chao, Dantec-Nédélec e Ciaisis2018; Lawrence et al., Referência Lawrence, Koven, Swenson, Riley e Slater2015; Porada et al., Referência Porada, Ekici e Beer2016), mas esses modelos são raramente incorporados em modelos globais abrangentes (Ciais et al., Referência Ciais, Sabine, Bala, Bopp, Brovkin, Canadell, Thornton, Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung e Midgley2013; Hagemann et al., Referência Hagemann, Blome , Ekici e Beer2016).
(3) Efeitos da perda de biodiversidade terrestre diretamente na produtividade e indiretamente via redução da resiliência. A perda de biodiversidade é um grande problema ambiental global (Cardinale et al., Referência Cardinale, Duffy, Gonzalez, Hooper, Perrings, Venail e Naeem2012; House et al., Casa de Referência, Brovkin, Betts, Constanza, Assunçao, Dias, Nishioka, Hassan, Scholes e Ash2005), que podem ter impactos significativos no armazenamento de carbono, embora o grau em que a perda de biodiversidade impactará o ciclo global do carbono permaneça incerto. Modelos de vegetação global espacialmente explícitos como LPJmL (Schaphoff et al., Referência Schaphoff, von Bloh, Rammig, Thonicke, Biemans, Forkel e Waha2018) capturam os principais controles biogeofísicos e biogeoquímicos nas distribuições dinâmicas de alguns tipos funcionais de plantas, mas incluem aspectos limitados da biodiversidade (Prentice et al., Referência Prentice, Bondeau, Cramer, Harrison, Hickler, Lucht, Sykes, Canadell, Pataki e Pitelka2007). Modelos locais, como modelos de sucessão florestal (Morin et al., Referência Morin, Fahse, Jactel, Scherer-Lorenzen, García-Valdés e Bugmann2018) podem exibir efeitos de biodiversidade realistas, mas seriam difíceis de implementar em escala global.
Novos tipos de modelos de ecossistema global, como o modelo de Madingley (Purves et al., Purves de referência, Scharlemann, Harfoot, Newbold, Tittensor, Hutton e Emmott2013), focam em propriedades genéricas de ecossistemas dinâmicos, mas esses modelos detalhados enfrentam problemas computacionais e desafios de parametrização na ligação com a dinâmica biogeofísica e biogeoquímica global. (4) Mudanças na bomba biológica marinha devido a mudanças na biodiversidade marinha. A bomba biológica marinha, que transporta carbono do oceano superior para o oceano profundo, é uma parte importante do ciclo global do carbono. As alterações da biodiversidade marinha provocadas pelas alterações climáticas podem afetar a força desta bomba (Beaugrand et al., Referência Beaugrand, Edwards e Legendre2010; Riebesell et al., Referência Riebesell, Bach, Bellerby, Monsalve, Boxhammer, Czerny e Schulz2017; Segschneider & Bendtsen, Referência Segschneider e Bendtsen2013), mas as consequências das alterações na biodiversidade marinha raramente são incluídas em modelos globais abrangentes (Ciais et al., Referência Ciais, Sabine, Bala, Bopp, Brovkin, Canadell, Thornton, Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung e Midgley2013).
Fig. 1. Relações entre mecanismos de integridade da biosfera. Os quatro itens dentro da caixa central são os quatro tipos de perda de integridade da biosfera considerados aqui. Nesse modelo, esses mecanismos de integridade da biosfera participam de um feedback com o ciclo global do carbono.
Como os mecanismos de integridade da biosfera listados acima são difíceis de implementar em modelos globais abrangentes, adotamos aqui uma abordagem no extremo oposto da complexidade. Estendemos um modelo de ciclo clima-carbono agregado globalmente (Lade et al., Referência Lade, Donges, Fetzer, Anderies, Beer, Cornell e Steffen2018) estimar as magnitudes potenciais de feedbacks agregados globalmente entre a integridade da biosfera e as mudanças climáticas.
Avaliamos os pontos fortes desses mecanismos usando métricas desenvolvidas para feedbacks do ciclo clima-carbono (Friedlingstein et al., Referência Friedlingstein, Bopp, Ciais, Dufresne, Fairhead, LeTreut e Orr2001, Referência Friedlingstein, Cox, Betts, Bopp, Von Bloh, Brovkin e Zeng2006; Gregory et al., Referência Gregory, Jones, Cadule e Friedlingstein2009; Zickfeld et al., Referência Zickfeld, Eby, Matthews, Schmittner e Weaver2011).
Nosso modelo e seus resultados não pretendem ser previsões definitivas, mas sim estimular discussões e pesquisas sobre o papel da integridade da biosfera nas mudanças climáticas.
Referência:
Potential feedbacks between loss of biosphere integrity and climate change
Global Sustainability , Volume 2 , 2019 , e21
DOI: https://doi.org/10.1017/sus.2019.18
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in EcoDebate, ISSN 2446-9394
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