NASA à sua Mesa: modificação do Clima e a sua Influência Ecológica no Crescimento das Plantas

O planeta está se aquecendo. Os impactos do ajuste do clima global causado pelo homem estão se tornando cada vez mais percetíveis à medida que vemos mais frentes quentes recordes, secas extremas, mudanças nos padrões de chuva e um aumento nas temperaturas médias. E essas modificações ecológicas afetam todas as partes da produção agrícola.

Com empresas e organizações parceiras, a NASA verifica cada um desses ajustes ecológicos que ocorrem hoje. Além disso, a NASA utiliza versões de computador avançadas que obtêm dados de satélite e, em seguida, imitam como o meio ambiente da Terra responderá às contínuas descargas de gases do efeito estufa no futuro. Os pesquisadores fazem isso para uma série de situações futuras — e depois, eles usam as estimativas climáticas resultantes para ver como o ajuste do clima influenciará a agricultura internacional.

“Quando olhamos para o ajuste ambiental futuro, não é o mesmo que os anos quentes atuais que vivemos”, disse Alex Ruane, codiretor do Grupo de Impactos Climáticos do Instituto Goddard para Estudos de Pesquisa de Sala (GISS) da NASA em Nova Cidade de York. Ele colabora e lidera o grupo climático da Tarefa de Intercomparação e Melhoria de Design Agrícola (AgMIP), um projeto mundial que conecta ciência do clima, modelagem de safra e modelagem financeira para dar uma olhada no futuro em perspetiva de retornos de plantas e proteção de alimentos.

“Se encontrássemos um local e também verificássemos um ano quente vivido recentemente, provavelmente seria uma frente quente que certamente aumentaria a temperatura total”, afirmou Ruane. “O ajuste do ambiente é diferente. A mudança climática é diária, um pouco mais e mais. Quando essas ondas de calor vierem [no futuro], elas serão simplesmente um pouco mais intensas ou severas, o que tem uma influência física diversa [nas plantas] ”.

Essas mudanças fisiológicas nas plantas podem ser complexas e vinculadas ao tipo de cultura e aos impactos climáticos observados em nível local e local.

Dióxido de carbono como fertilizante

O dióxido de carbono é o principal gás de efeito estufa responsável pelo aumento do nível de temperatura global da Terra. Emitido pela queima de fontes não renováveis ​​de combustível, pode permanecer no meio ambiente por centenas de anos, o que significa que a cada ano incluímos o CO2 na quantidade acumulada desde o início da Revolução Industrial, há mais de 200 anos.

As plantas removem o dióxido de carbono da atmosfera durante a fotossíntese (embora não em quantidades suficientes para remover o que quer que os humanos enviem). Experimentos de estufa e de campo mostraram que graus maiores de dióxido de carbono podem atuar como fertilizantes e aumentar o desenvolvimento das plantas. A quantidade de benefício que uma planta recebe depende do seu tipo. Trigo, cevada e arroz, por exemplo, se beneficiam mais do foco de CO2 mais alto do que o milho. O excesso de dióxido de carbono no ar torna a planta mais eficiente na captação do gás e, consequentemente, ela perde menos água durante o processo, o que é melhor para o crescimento da planta. Com água adequada, bem como vários outros nutrientes, o retorno das plantas pode aumentar consideravelmente.

No entanto, esses rendimentos maiores normalmente incluem desvantagens para a nutrição. “As plantas se expandem mais rápido e também maiores sob maior dióxido de carbono”, disse Jonas Jägermeyr, o coordenador do trabalho Global Gridded Crop Version Intercomparison sob AgMIP no GISS. “Mas o teor de proteínas e também de micronutrientes é reduzido proporcionalmente.”.

Quantidade versus alta qualidade é um problema ao verificar os resultados climáticos nas plantas. Um outro fator é que, embora os níveis mais elevados de dióxido de carbono tragam alguns benefícios, eles também recebem calor.

Aumentando o calor

Aumentos nos níveis de temperatura locais devido ao ajuste do ambiente, especialmente nos trópicos, podem causar estresse quente para todos os tipos de safras. Muitas plantas começam a se sentir estressadas em temperaturas acima de cerca de 90 a 95 graus Fahrenheit (32 a 35 graus Celsius), disse Jägermeyr. No entanto, isso, sem dúvida, diferirá por tipo de planta, bem como dependerá da disponibilidade de água. O indicador mais percetível de ‘stresse’ e ansiedade é o enfraquecimento com a perda de água e pode causar danos permanentes à planta.

Várias regiões experimentarão intensidades de calor no clima futuro, especialmente durante eventos extremos como ondas de calor. “O padrão de onde as plantas são expandidas escolhe o padrão de efeitos”, afirmou Jägermeyr. “Quanto mais cresce nos trópicos, mais difícil será o golpe. Porque já está muito quente, uma quantidade extra de aquecimento será mais grave do que em altas latitudes. ”.

Um modelo de estudo de 2019 substitui a produção global futura de trigo com níveis de temperatura globais previstos de 1,5 graus Celsius e 2,0 níveis Celsius acima dos níveis de temperatura pré-industriais. Considerando o impacto da fertilização do dióxido de carbono, os resultados revelaram que a produção de grãos no inverno ou trigo plantado na primavera aumentou cerca de 5% em áreas muito mais temperadas, como os Estados Unidos e a Europa, e também diminuiu cerca de 2 a 3% nas regiões mais quentes regiões como a América Central e partes da África. Além disso, nas áreas quentes que consistem na Índia, que gera 14% do trigo mundial, eles viram anos com os seus retornos muito mais regulares.

A temperatura também afeta o ciclo de vida das culturas. Um pequeno aumento nas temperaturas diárias durante o período de expansão acelera o ciclo de vida da planta, disse Ruane. ”Então o que acaba a acontecer é que a planta se desenvolve muito rapidamente e, no final do período em que coloca o grão no chão, ela simplesmente não gastou tanto tempo acumulando folhas, acumulando luz solar e também produzindo aquela energia de que precisa para o grão.” O resultado é menos grãos e também retornos de plantas menores.

Programe-me a água

O último ‘item’ significativo do quebra-cabeça é a água. O ajuste do ambiente afeta os padrões de chuva e neve e dando origem a ainda mais extremos em períodos de seca e chuva.

“Algumas áreas certamente verão chuvas adicionais e também por essa razão vantagens”, disse Jägermeyr. “Algumas regiões certamente obterão chuvas adicionais excessivas e, então, verão os impactos negativos do excesso de chuvas. Assim como uma tonelada de regiões verão a seca. ” Por exemplo, vendavais podem trazer chuva extra para o sudeste da Ásia, e períodos de seca podem ser muito mais extremos no oeste dos EUA, Austrália, África e América Central.

A quantidade de água disponível para irrigação está atualmente sofrendo influências do ajuste climático. Os pacotes de neve nas colinas diminuem no Himalaia, e o estado dourado é a Sierra Nevada, as principais fontes de água potável e de irrigação.

Os níveis do lençol freático são igualmente sensíveis a ajustes no ambiente, como estiagens implacáveis ​​e muita chuva. Um estudo de pesquisa de 2018 revelou que, onde a água subterrânea é usada para agricultura, os níveis da água subterrânea são geralmente mais baixos, tanto da água extraída quanto da sua sensibilidade à transformação. Além disso, as plantas têm acesso à água no solo, o que em regiões mais quentes e num futuro mais quente é muito mais suscetível à dissipação, deixando menos para as plantas usarem.

A acessibilidade à água tem um impacto direto na saúde e no bem-estar das plantas. Além disso, os monitoramentos de satélite são apenas uma das entradas críticas para as ferramentas que os pesquisadores e companheiros da NASA constroem para ajudar a gerenciar o nosso futuro mais quente.

Ajustamento

“Nós preocupámo-nos com o ajuste do clima não devido a graus Celsius ou componentes por milhão de dióxido de carbono, no entanto, porque esses subsequentemente impactam todos os campos, bem como as nossas vidas”, disse Ruane, referindo-se não apenas ao enorme mercado agrícola e economia, mas também ao quotidiano, mudanças que, sem dúvida, acontecerão à medida que as áreas responderem às mudanças climáticas.

Com a verificação das consequências diretas dos elementos ecológicos do ajuste ambiental nas lavouras, as equipas de estudo da AgMIP também consideram o potencial para adaptações, técnicas de gestão e motivações económicas que, sem dúvida, ajudarão a mitigar os piores resultados.

Existem três estratégias de ajuste, disse Ruane: coisas colhidas todos os anos, como quando plantar e a rotação de culturas de uma área; investimentos de longo prazo, como um novo trator, sistemas de irrigação aprimorados ou instalações de irrigação totalmente novas em regiões atualmente alimentadas pela chuva; e também atividades transformadoras, como a reprodução de novas variedades de safras ou resposta a mudanças significativas na dieta da população.

“Podemos testar diferentes alternativas nas áreas digitais [do ‘design’]”, afirmou Ruane. “Também podemos fazer perguntas sobre como as taxas [calculadas em] os nossos modelos económicos mudam se os indivíduos adotam o plano de dieta que temos abaixo nos Estados Unidos em relação ao regime de dieta mediterrânea ou regime de dieta do leste da Ásia”. Por exemplo, o que acontece quando uma população consome mais ou menos carne ou deixa de consumir muito mais alimentos à base de trigo para consumir muito mais alimentos à base de arroz, ou vice-versa? Os projetos podem verificar, adicionalmente, outros resultados adicionais dessas modificações significativas, particularmente as imprevistas.

Ruane acrescenta: “Se quisermos saber o que é provável de acontecer aos agricultores ou clientes, precisamos trazer os aspetos económicos da situação”. À medida que a modificação do meio ambiente impacta os sistemas alimentares no futuro, os impactos se propagam com o clima económico e chegam às famílias, formados pela forma como as pessoas reagem.

Leia o artigo original no Climate NASA.