Snow droughts enhance carbon uptake in energy-limited ecosystems but reduce it in water-limited ones

A neve do inverno é muito mais do que um manto branco que cobre o chão; é um enorme reservatório congelado que retém água para a primavera e o verão. No Hemisfério Norte, onde se encontra quase toda a neve sazonal do mundo, este armazenamento congelado é crítico. Ela derrete lentamente à medida que as temperaturas sobem, liberando um fluxo constante de água que alimenta rios, recarrega o solo e permite que as plantas cresçam. Quando esta neve falha em se acumular no inverno, ou derrete cedo demais, cria-se uma condição que os cientistas chamam de seca de neve. Isso não é apenas a falta de neve; é uma interrupção no suprimento de água do qual os ecossistemas dependem há milhares de anos. À medida que o planeta aquece, essas secas de neve tornam-se mais frequentes, levantando uma questão vital para a nossa compreensão do mundo natural: como a perda desta água congelada afeta a capacidade das plantas de absorver carbono da atmosfera?

Uma equipe de pesquisadores partiu para responder a isso analisando todo o Hemisfério Norte, combinando modelos computacionais de como a vegetação cresce com dados de satélite do mundo real. Eles focaram em uma medida específica de saúde das plantas chamada produtividade primária bruta, que é simplesmente a quantidade total de dióxido de carbono que as plantas retiram do ar para construir suas folhas e caules. Ao comparar anos com secas de neve severas com anos com neve normal, eles descobriram uma história complexa onde o mesmo evento climático pode ter efeitos opostos dependendo de onde ocorre. Os pesquisadores descobriram que, em florestas frias do norte, onde a luz solar e o calor são geralmente os fatores limitantes para o crescimento, a falta de neve na verdade ajuda as plantas a crescer. No entanto, em regiões mais secas, onde a água já é escassa, a mesma falta de neve faz com que as plantas lutem e absorvam menos carbono.

O mecanismo por trás desse resultado dividido reside no tempo da estação de crescimento. Nas regiões frias e limitadas pela energia, como as florestas boreais do Canadá e da Sibéria, uma seca de neve significa que a neve derrete mais cedo. Isso dá às plantas uma vantagem inicial, permitindo que comecem a fotossintetizar mais cedo na primavera. Como essas áreas geralmente têm água suficiente disponível da chuva e da umidade do solo mais tarde na estação, as plantas podem aproveitar plenamente esse tempo extra. O resultado é um impulso na produtividade, com as plantas absorvendo mais carbono do que absorveriam se a neve tivesse durado mais. Os pesquisadores observaram que, nesses ecossistemas do norte, o crescimento precoce da primavera foi tão significativo que levou a um aumento líquido na absorção de carbono para todo o ano.

Em contraste, a história muda completamente em ecossistemas limitados pela água, como as pradarias e arbustais da Ásia Central ou do Oeste Americano. Aqui, o derretimento precoce causado por uma seca de neve cria uma armad-armadilha perigosa. As plantas até começam a crescer mais cedo, mas como o manto de neve era menor, há menos água armazenada no solo para os meses quentes de verão. O crescimento precoce consome a umidade disponível rapidamente, deixando as plantas sedentas quando elas mais precisam. Isso leva a um declínio acentuado na produtividade durante o verão, o que supera quaisquer ganhos iniciais. Nessas regiões secas, a seca de neve efetivamente rouba a água do futuro, fazendo com que as plantas absorvam menos carbono no total. O estudo mostrou que, embora o impulso precoce da primavera aconteça em ambos os tipos de regiões, o colapso do verão nas áreas secas é severo o suficiente para transformar um benefício potencial em uma perda líquida.

Os pesquisadores também observaram o que acontece quando o clima após o degelo é úmido ou seco. Eles descobriram que, em regiões limitadas pela água, mesmo um verão úmido não pode resgatar totalmente as plantas do dano causado por uma seca de neve. O déficit de água criado pelo derretimento precoce e pelo subsequente crescimento precoce é profundo demais para ser preenchido apenas pela chuva. Isso sugere que o impacto de uma seca de neve não é apenas a falta imediata de neve, mas um efeito de legado que persiste por toda a estação de crescimento. As plantas nessas áreas estão essencialmente destinadas ao fracasso antes mesmo de o calor do verão chegar.

Quando a equipe somou os efeitos em todo o Hemisfério Norte, o quadro foi de um equilíbrio delicado pendendo em direções diferentes. Eles calcularam que os efeitos positivos nas florestas frias e úmidas foram grandes o suficiente para criar um ganho líquido na absorção de carbono para toda a região, totalizando quase 180 bilhões de quilogramas de carbono. No entanto, esse ganho geral mascara as perdas significativas que ocorrem nas partes mais secas do mundo. O estudo destaca que a estabilidade do sumidouro de carbono da Terra — o sistema natural que remove o carbono do ar — não é uniforme. Ela depende fortemente de se uma região é limitada pela energia ou pela água. À medida que o aquecimento global continua a reduzir os mantos de neve, o futuro desses ecossistemas dependerá de quão bem eles podem se adaptar a esse equilíbrio mutável entre um início mais precoce da estação de crescimento e um verão potencialmente mais seco e estressante.