As plantas terrestres geraram um aumento na fotossíntese international entre 2003 e 2021, uma tendência parcialmente compensada por um fraco declínio na fotossíntese – o processo de usar a luz photo voltaic para fazer comida – entre as algas marinhas, de acordo com um novo estudo publicado em Mudança climática da natureza Em 1º de agosto. As descobertas podem informar as avaliações de saúde planetária, aprimorar o gerenciamento do ecossistema e orientar as projeções de mudanças climáticas e estratégias de mitigação.
Os organismos fotossintéticos – também conhecidos como produtores primários – formam a base da cadeia alimentar, tornando a maior parte da terra possível. Usando energia do sol, os produtores primários corrigem ou convertem carbono do ar em matéria orgânica ou à base de carbono. Mas os produtores primários também liberam carbono através de um processo chamado respiração autotrófica, que é um pouco semelhante à respiração. A taxa de ganho de carbono após a contabilização da perda por respiração é chamada de produção primária líquida.
“A produção primária líquida mede a quantidade de organismos fotossintéticos de energia capturam e disponibilizam para apoiar quase toda a outra vida em um ecossistema”, disse o primeiro autor Yulong Zhang, um cientista de pesquisa no laboratório de Wenhong Li na Escola de Nicholas do Meio Ambiente da Universidade de Duke. “Como a base das redes alimentares, a produção primária líquida determina a saúde do ecossistema, fornece alimentos e fibras para os seres humanos, mitiga emissões de carbono antropogênicas e ajuda a estabilizar o clima da Terra”.
Pesquisas anteriores sobre produção primária líquida normalmente se concentram nos ecossistemas terrestres ou oceânicos, deixando lacunas em nossa compreensão da produção primária líquida em toda a Terra e as possíveis implicações para a mitigação climática.
Para este estudo, a equipe explorou tendências e variabilidade anuais na produção primária líquida international, com foco na interação entre os ecossistemas terrestres e oceânicos.
“Se você está olhando para a saúde planetária, deseja olhar para domínios terrestres e marinhos para uma visão integrada da produção primária líquida. Os estudos pioneiros que combinaram pela primeira vez a produção primária terrestre e marítima não foram substancialmente atualizados em duas décadas”, disse o co-autor Nicolas Cassar, o Lee Hill Snowdon Presid da Nicholas College.
Insights de satélite
As observações de satélites oferecem perspectiva contínua sobre a fotossíntese por plantas e algas marinhas chamadas fitoplâncton. Especificamente, os instrumentos de satélite especializados medem a superfície da superfície, que representa a abundância de um pigmento verde chamado clorofila produzido pela vida fotossintética. Os modelos de computadores estimam a produção primária líquida, combinando dados de verde com outros dados ambientais, como temperatura, variabilidade de luz e nutrientes.
Os autores do novo estudo usaram seis conjuntos de dados diferentes baseados em satélite na produção primária líquida-três para terra e três para oceanos-nos anos de 2003 a 2021. Usando métodos estatísticos, analisaram mudanças anuais na produção primária líquida para terra e, separadamente, para o oceano.
Eles encontraram um aumento significativo na produção primária líquida terrestre, a uma taxa de 0,2 bilhão de toneladas de carbono por ano entre 2003 e 2021. A tendência foi generalizada de áreas temperadas para boreais ou de alta latitude, com uma exceção notável nos trópicos da América do Sul.
Por outro lado, a equipe identificou um declínio geral na produção primária líquida marinha, de cerca de 0,1 bilhão de toneladas de carbono por ano pelo mesmo período. Fortes declínios ocorreram principalmente nos oceanos tropicais e subtropicais, particularmente no Oceano Pacífico.
No whole, as tendências sobre a terra dominavam as dos oceanos: a produção primária líquida international aumentou significativamente entre 2003 e 2021, a uma taxa de 0,1 bilhão de toneladas de carbono por ano.
Motoristas ambientais
Para entender os possíveis fatores ambientais em jogo, a equipe analisou variáveis como disponibilidade de luz, temperatura da superfície do ar e do mar, precipitação e profundidade da camada mista-uma medida que reflete a extensão da mistura na camada superior do oceano por vento, ondas e correntes de superfície.
“A mudança em direção a uma maior produção primária em terras surgiu principalmente de plantas em latitudes mais altas, onde o aquecimento estendeu as estações de crescimento e criou temperaturas mais favoráveis e em regiões temperadas que experimentaram umedecimento native em algumas áreas, expansão florestal e intensificação das terras cultivadas”, disse Wenhong Li, professor da Terra e Clima Sciences na Nicholas College e a Concórdia, um professor de coluna climática e climática nas escolas de Nicholas e a Conculadora, um professor de coluna climática e climática nas escolares da Nicholas e a coluna de conexão e a colegial e o professor e o professor e o clima das seguintes escolares da escola e da terra das terras e a coluna de colméias.
As temperaturas quentes pareciam ter um efeito oposto em algumas áreas oceânicas.
“O aumento das temperaturas da superfície do mar provavelmente reduziu a produção primária pelo fitoplâncton em regiões tropicais e subtropicais”, acrescentou Cassar. “As águas mais quentes podem colocar as águas mais frias e interferir na mistura de nutrientes essenciais para a sobrevivência de algas”.
Embora a terra tenha impulsionado o aumento geral da produção primária international, o oceano influenciou principalmente a variabilidade ano a ano, especialmente durante eventos climáticos fortes, como El Niño e La Niña, descobriram os autores.
“Observamos que a produção primária do oceano responde muito mais fortemente a El Niño e La Niña do que a produção primária da terra”, disse o co-autor Shineng Hu, professor assistente de dinâmica climática da Nicholas College. “Uma série de eventos de La Niña foi parcialmente responsável por uma reversão de tendências na produção primária oceânica que identificamos após 2015. Essa descoberta destaca a maior sensibilidade do oceano à futura variabilidade climática”.
Implicações amplas
O estudo aponta para o importante papel dos ecossistemas terrestres na compensação de declínios na produção primária líquida entre o fitoplâncton marinho, segundo os autores.
Mas eles acrescentaram que diminui na produção primária líquida em oceanos tropicais e subtropicais, juntamente com a estagnação em terras nos trópicos, podem enfraquecer a base das redes alimentares tropicais, com efeitos em cascata na biodiversidade, pesca e economias locais. Com o tempo, essas interrupções também podem comprometer a capacidade das regiões tropicais de funcionar como afundamentos eficazes de carbono, potencialmente intensificando os impactos do aquecimento climático.
“Se o declínio na produção primária do oceano continuará – e quanto tempo e até que ponto aumentam em terra podem compensar essas perdas – permanece uma questão importante sem resposta, com grandes implicações para medir a saúde de todos os seres vivos e para orientar a mitigação das mudanças climáticas”, disse Zhang. “O monitoramento coordenado de longo prazo dos ecossistemas terrestres e oceânicos como componentes integrados da Terra é essencial”.
Financiamento: YZ, WL e GS foram parcialmente apoiados pela Colaboração do Serviço Florestal da Universidade Duke-USDA (23-JV-11330180-119). NC foi apoiado pela Nationwide Science Basis (OCE-2123198). A JM foi apoiada pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge. O JX é apoiado pelo Nationwide Science Basis (Macrossystem Biology) e pelo Programa de Ciências Enectado para Neon (DEB-2017870).
