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Ritmo de adaptação de florestas tropicais é mais lento que o necessário para fazer frente à crise climática

Mata Atlântica: o Núcleo Santa Virgínia, localizado no Parque Estadual da Serra do Mar, município de São Luiz do Paraitinga (SP), é uma das áreas pesquisadas no estudo (foto: Carlos Alfredo Joly)

Árvores de grande porte e madeira densa são as mais afetadas. Pesquisas publicadas recentemente nas revistas Science e Nature alertam para a possibilidade de empobrecimento radical dos biomas

 José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – A crise climática está afetando as florestas tropicais de maneira acelerada, enquanto os processos ecológicos que regem sua adaptação ocorrem em ritmo muito mais lento. Duas pesquisas recentes, publicadas nas revistas Science e Nature, investigaram como as florestas tropicais estão respondendo às mudanças climáticas e quais são as implicações disso para a biodiversidade e a ciclagem do carbono. Os estudos indicam que as florestas estão mudando, sim, mas não na velocidade necessária para acompanhar o ritmo do aquecimento global.

“O que estamos vendo é que as florestas tropicais das Américas estão tentando se adaptar às mudanças climáticas, mas de forma bem mais lenta do que esperaríamos”, diz Jesús Aguirre-Gutiérrez, professor da Universidade de Oxford, no Reino Unido, e primeiro autor dos dois artigos.

Gutiérrez informa que a crise climática está levando as florestas tropicais a mudarem sua composição, com um aumento de espécies decíduas, aquelas que perdem as folhas na estação seca. “Essas espécies têm uma vantagem em períodos de menor precipitação e temperaturas elevadas, pois podem reduzir a perda de água nesse contexto. No entanto, mesmo essa adaptação não está ocorrendo com rapidez suficiente para acompanhar a transformação do clima.”

Os dados revelam que espécies de grande porte, que desempenham papel fundamental na estrutura da floresta e na captura de carbono, estão sendo substituídas por espécies menores e de menor densidade. “Observamos que as espécies que se regeneram com maior facilidade não são as de grande porte e de madeira mais densa, mas sim aquelas com maior plasticidade adaptativa. Isso reduz a capacidade de estocagem de carbono da floresta e pode afetar os modelos climáticos, já que a capacidade fotossintética será menor no futuro”, afirma Carlos Alfredo Joly, professor emérito da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), coordenador da Plataforma Brasileira de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos (BPBES) e coautor dos dois artigos.

Monitoramento contínuo

Os estudos foram possíveis graças a décadas de monitoramento ecológico, utilizando parcelas permanentes de um hectare cada em diferentes regiões tropicais. As informações foram complementadas por imagens de satélite. “Os dados que utilizamos no artigo da Science vêm de parcelas distribuídas do México ao sul do Brasil”, conta Aguirre-Gutiérrez. “São 415 parcelas e foram necessários muitos anos para coletar essas informações. Agora, com imagens de satélite e modelagem, podemos expandir essa análise para outras regiões tropicais, como a África e a Ásia, onde os dados de campo são mais escassos.”

Essa abordagem permitiu mapear atributos funcionais das florestas tropicais, como a morfologia e a química das folhas, a estrutura da vegetação e a presença de espécies decíduas. “No estudo da Nature, utilizamos modelagem com dados do satélite Sentinel-2 da Agência Espacial Europeia, que nos permitiu criar mapas da distribuição desses atributos nos trópicos”, destaca Aguirre-Gutiérrez. “Isso nos dá uma visão detalhada de como as florestas estão mudando e nos ajuda a projetar cenários futuros.”

As pesquisas apontaram que as mudanças nas florestas tropicais podem levar à perda de biodiversidade e a um empobrecimento estrutural desses biomas. “Espécies de grande porte, como jatobás, ipês, perobas e jequitibás, estão desaparecendo porque não conseguem acompanhar as mudanças climáticas”, alerta Joly. “Na Amazônia, árvores icônicas como a castanheira-do-pará e as copaíbas também estão em risco. Além de seu valor próprio, como fontes de alimentos e medicamentos, essas espécies são fundamentais para a captura de carbono e a manutenção da biodiversidade.”

A transição para florestas dominadas por espécies mais adaptáveis pode ter implicações profundas. “Constatamos que as florestas estão se tornando mais suscetíveis à mortalidade em larga escala", comenta Simone Aparecida Vieira, pesquisadora do Núcleo de Estudos e Pesquisas Ambientais (Nepam) da Unicamp e integrante da coordenação do Programa BIOTA-FAPESP. “Isso compromete funções ecossistêmicas essenciais, como a regulação do ciclo do carbono e da precipitação. O colapso florestal pode aumentar o carbono na atmosfera e reduzir a formação de chuvas, intensificando ainda mais a crise climática.”

Diante desse cenário, a conservação e a restauração das florestas tropicais tornam-se ainda mais urgentes. No entanto, simplesmente proteger áreas degradadas, apostando no processo de sucessão, pode não ser suficiente. “Se uma área degradada for protegida, as espécies nobres reaparecerão espontaneamente no processo natural de regeneração? A resposta curta é não”, afirma Joly. “Experimentos de restauração mostram que essas espécies apresentam uma taxa de mortalidade alta, mesmo quando plantadas. Elas crescem lentamente e são vulneráveis a eventos extremos.”

Além disso, a fragmentação das florestas dificulta a regeneração. “A perda de conectividade entre fragmentos florestais leva ao empobrecimento da biodiversidade”, explica o pesquisador. “Em áreas isoladas, a dispersão de sementes por animais como cutias, pacas e macacos fica comprometida, dificultando a regeneração de espécies vegetais importantes.”

Uma das soluções propostas é a regeneração natural assistida (assisted natural regeneration), que consiste no plantio de espécies adaptadas às novas condições climáticas. “Com os dados que temos, podemos identificar quais espécies nativas estão mais bem adaptadas ao clima atual e priorizar seu plantio", sugere Aguirre-Gutiérrez. “Isso pode aumentar as chances de sucesso dos programas de reflorestamento.”

Apesar dos avanços tecnológicos no monitoramento das florestas, os pesquisadores enfatizam que o trabalho de campo continua sendo indispensável. “A gente tem de continuar investindo em trabalho de campo, colocando recursos para que pesquisadores no México, no Brasil e em outros países possam coletar dados", destaca Aguirre-Gutiérrez. "Não podemos fazer tudo apenas com satélites. Precisamos de dados de campo para validar e aprimorar os modelos.”

As descobertas desses estudos reforçam a necessidade de políticas públicas voltadas para a conservação das florestas tropicais, aliando ciência, tecnologia e principalmente ações concretas para mitigar os impactos das mudanças climáticas. “A ecologia tem mostrado cenários cada vez mais preocupantes”, conclui Vieira. “Se não agirmos agora, as florestas tropicais podem perder sua função ecológica antes que consigam se adaptar ao novo clima.”

Os estudos receberam apoio da FAPESP por meio de cinco projetos (03/12595-7, 12/51509-8, 12/51872-5, 19/24049-5 e 22/14605-0).

O artigo Tropical forests in the Americas are changing too slowly to track climate change pode ser acessado em: www.science.org/doi/10.1126/science.adl5414.

E o estudo Canopy functional trait variation across Earth’s tropical forests está disponível em: www.nature.com/articles/s41586-025-08663-2.
 

Pesquisadores criam ‘software da poda’ para reduzir risco de queda de árvores em áreas urbanas

Imagem da árvore escaneada no campus da USP (crédito: divulgação) 

Luciana Constantino | Agência FAPESP – Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) criaram um software que orienta com precisão a poda de árvores em áreas urbanas, reduzindo o risco de queda. Com os eventos climáticos mais frequentes e extremos, os temporais em grandes cidades têm derrubado um maior número de árvores, provocando perdas econômicas e de vidas.

Somente em São Paulo, após fortes chuvas na capital, a prefeitura contabilizou em um único dia deste mês (12 de março) 330 quedas – em uma delas um carro foi atingido, matando o motorista. Por ano, estima-se que o município tenha cerca de 2 mil quedas de árvores urbanas – excluindo parques públicos e áreas de proteção ambiental.

Segundo os cientistas, o primeiro passo é fazer um escaneamento das árvores, com o uso de equipamento a laser, para captar em pontos diferentes imagens tridimensionais que são colocadas em um modelo computacional. Para fazer a modelagem, o grupo desenvolveu uma combinação de software e chegou a um “algoritmo de poda”, com o objetivo de manter o equilíbrio da árvore.

O trabalho une biologia, matemática e mecatrônica, e está sendo desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados (IEA-USP), do Instituto de Biociências (IB-USP) e da Escola Politécnica (Poli-USP) no âmbito do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell, com apoio de diversas outras empresas, voltado a estudos avançados em bioenergia, agricultura e ciências ambientais para mitigar efeitos das mudanças climáticas.

“As árvores, assim como outras formas na natureza, são estruturas otimizadas, que utilizam apenas o material essencial em sua configuração física. Se você faz uma poda errada, pode provocar fraqueza nessa estrutura. Com o software que desenvolvemos, conseguimos avaliar as deformações, até mesmo a deflexão das árvores devido aos ventos. Com isso, é possível ter um diagnóstico e orientar a poda de forma mais precisa”, diz à Agência FAPESP Emílio Carlos Nelli Silva, professor do Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas Mecânicos da USP e vice-diretor científico do RCGI.

Nas primeiras análises, realizadas no campus da USP em São Paulo, os pesquisadores fizeram uma poda de até 20% da copa com base no algoritmo e conseguiram manter o equilíbrio da árvore. Em outro ensaio, com outro tipo de corte, houve aumento dos pontos de fraqueza, com mais possibilidade de queda.

Normalmente, a poda em área urbana é realizada dentro de um plano de manejo ambiental dos municípios para compatibilizar a estrutura do vegetal ao convívio humano, com foco na saúde da árvore, mantendo sua resiliência e equilíbrio. A definição de como será a poda em cada árvore é feita por técnicos ou profissional responsável pelo serviço, no limite de 30% da copa.

“O ser humano não tem a capacidade de fazer essa poda tão precisa como conseguimos usando o escaneamento com algoritmo. Ainda não calculamos o porcentual que o software é capaz de evitar de queda de árvores com a poda mais precisa, mas conseguiremos em breve”, afirma Marcos Buckeridge, professor do Departamento de Botânica do IB-USP e vice-diretor do IEA.

E complementa: “Essa ferramenta vem de uma sequência de trabalhos, que agora conta também com a equipe da engenharia. O próximo passo é uma aproximação com a meteorologia para estudar a velocidade e o direcionamento dos ventos em tempestades. Isso nos ajudará a detectar o lado mais fraco da copa ou se a árvore está em uma área de canalização de vento. Assim, poderemos melhorar a poda e evitar plantio em locais de vento mais forte”.

Pesquisa publicada no ano passado mostrou que as podas drásticas, juntamente com o estado da madeira e o estrangulamento da raiz pelas calçadas, podem ser usadas como preditores de queda de árvores em cidades (leia mais em: agencia.fapesp.br/50618).

Entre os principais fatores em áreas urbanas que influenciam a queda estão a altura dos prédios no entorno, a idade do bairro, a largura da calçada e a altura da árvore. Com a verticalização, elas enfrentam condições desfavoráveis nos chamados “cânions urbanos”, ou seja, fileiras contínuas de edifícios altos que alteram a velocidade do vento local, a dispersão da poluição e os padrões de iluminação e microclima, contribuindo com a queda precoce (leia mais em: agencia.fapesp.br/39341).

‘A maçã de Newton’

Nelli Silva conta que a ideia do software surgiu durante um almoço com Buckeridge em um restaurante de São Paulo – o local abriga em seu interior uma centenária Figueira-de-bengala (Ficus benghalensis), cujo plantio é estimado na década de 1890. Do gênero Ficus, ela tem altura de cerca de 6 metros, com diâmetro da copa de aproximadamente 46 metros.

“Sabia que o Buckeridge trabalhava com essa linha de estudo e eu sempre tive curiosidade sobre as árvores, com estruturas complexas e difíceis de modelar em computador. Então pensamos: por que não usar um algoritmo para restaurar a otimização dessas estruturas por meio da repoda? Foi aí a inspiração da pesquisa”, relembra o professor, especialista em mecânica computacional.

Nelli Silva explica que a natureza frequentemente inspira estudos de otimização estrutural e frutos como a maçã podem servir de modelo para análises. “O formato da maçã é uma estrutura que possui a menor tensão mecânica sujeito a peso próprio. Ela tem uma massa apoiada em um ponto que é o caule. Partimos da ideia de que, se é possível analisar a estrutura otimizada da maçã, seria também com a árvore.”

Na ciência, uma história famosa envolvendo o fruto e que até hoje rende pesquisas e dúvidas é a do físico inglês Isaac Newton https://www.newtonproject.ox.ac.uk/, que teria concebido a Lei da Gravitação Universal ao observar a queda de uma maçã de sua árvore. A lei estabelece que a força de atração de dois corpos deve ser proporcional ao produto de suas massas dividido pela distância entre eles ao quadrado.

Próximos passos

Ao fazer a modelagem a partir das imagens obtidas pelo equipamento a laser, é possível chegar a uma espécie de “arquitetura” da árvore – etapa que contou com a colaboração do professor da USP Marcelo Zuffo, um dos pesquisadores do projeto “CID-SP EMERGÊNCIAS: Centro de Inteligência de Dados em Saúde Pública”, apoiado pela FAPESP por meio do programa Centros de Ciência para o Desenvolvimento (CCD-SP).

Nessa primeira etapa, as análises foram realizadas pela copa. O grupo pretende agora inserir informações das raízes. “A metodologia abre uma perspectiva para fazermos novas simulações computacionais, customizadas para cada espécie e com outros tipos de dados. O método é escalável para mapear árvores de uma cidade toda”, conta Nelli Silva.

De acordo com Buckeridge, algumas prefeituras, entre elas a de São Paulo, já procuraram o grupo para viabilizar o uso do software. “Estamos conectando a ciência ao desenvolvimento da tecnologia para enfrentarmos as mudanças climáticas. Queremos aumentar a velocidade de análise do software e reduzir o custo. Isso abre caminho para startups que queiram ajudar no serviço. Quanto mais árvores tivermos melhor será a resiliência das cidades às mudanças climáticas”, completa o vice-diretor do IEA, que integra o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) do Bioetanol, financiado pela FAPESP e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Procurada pela reportagem, a Secretaria do Verde e do Meio Ambiente (SVMA) da Prefeitura de São Paulo informou estar “em tratativas para conhecer o software e avaliar sua aplicabilidade nos serviços de manejo arbóreo da cidade” dentro do compromisso com a adoção de tecnologias que aprimorem a gestão ambiental.

A secretaria diz que pretende analisar de que forma a ferramenta pode contribuir com a poda preventiva e a redução do risco de queda de árvores, especialmente durante temporais.