Impactos climáticos nos ecossistemas Impactos climáticos nos

Impactos climáticos
climáticos nos
nos
Impactos
ecossistemas
ecossistemas
Mudanças climáticas
Mudanças climáticas
• Regime e distribuição da precipitação (Silva
Dias et al., 2013 => alterações em São Paulo)
• Disponibilidade de água doce
• Alterações nos padrões de chuva e
temperatura => alterações nos ecossistemas
energia
nutrientes
ecossistema
Todo ecossistema, para funcionar: energia e nutrientes;
Relação entre fluxo de energia e a ciclagem de nutrientes
Ecossistema sustentável.
Bioma
• É a maior unidade fundamental de um
ecossistema
• Consiste de plantas e animais similares que
podem ser distinguidos entre si pelo tipo de
vegetação e clima.
Floresta Amazônica
https://www.meted.ucar.edu/broadcastmet/brazil_br/print.htm
https://www.meted.ucar.edu/broadcastmet/brazil_br/print.htm#page_4.3.0
Equilíbrio delicado...
https://www.meted.ucar.edu/broadcastmet/brazil_br/navmenu.php?tab=1&page=4.6.0
14 biomas – fonte: Olson et al., 2001
• ~2/3 dos tipos de biomas estão fortemente
relacionados com fatores climáticos
caracterizados principalmente pela
temperatura e taxa de precipitação
• O restante está relacionado a ambientes
marinhos, zonas úmidas.
• Os tipos de biomas variam de acordo com o
gradiente de temperatura, devido a:
– Variação latitudinal
– Variação da altitude
• As mudanças climáticas afetam a distribuição
espacial dos tipos de biomas
Do artigo discutido em aula...
• Alterações climáticas:
– responsáveis pela definição de escalas geológicas
– Deslocamento e alterações em biomas. Ex.: no
último período glacial => florestas de pinheiros
nos EUA restritas numa pequena área ao sul dos
Grandes Lagos
– Escalas de tempo de milhares de anos
• Extinção de animais e plantas. Ex.:
dinossauros, mamutes, megafauna...
(Fonte: Hardy, J. T. Climate change: Causes, Effects and Solutions, 2003)
Então, por que se preocupar?
Antropoceno ou não...
• Os seres humanos:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Agricultura
Urbanização
Mineração
Construção de hidrelétricas
Queima de florestas
Queima de combustíveis fósseis
Produção de lixo
Industrialização
Armas/reatores nucleares
Domesticação de animais
Crescimento populacional desenfreado
Antropoceno ou não...
• Os seres humanos:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Agricultura
Urbanização
Mineração
Construção de hidrelétricas
Queima de florestas
Queima de combustíveis fósseis
Produção de lixo
Industrialização
Armas/reatores nucleares
Domesticação de animais
Crescimento populacional desenfreado
Quais serão os efeitos climáticos?
• Se o clima aquecer globalmente, haveria
deslocamento da tundra em direção aos polos
e para localidades equatoriais mais elevadas
• Portanto, a extensão territorial da tundra
diminuiria
Efeito do aquecimento climático global
sobre as plantas
• O clima afeta o ciclo completo de vida de
qualquer planta por cinco diferentes fatores:
– Temperatura
– Umidade relativa do ar
– Concentração de CO2
– Umidade do solo
– Velocidade do vento
Outros fatores secundários
•
•
•
•
•
•
•
•
Regime de ocorrência de queimadas
Disponibilidade de nutrientes no solo
A presença de herbívoros
A disponibilidade de polinizadores
A presença de patógenos
O processo de dispersão de sementes
Predação
Que também podem ser afetados por fatores
climáticos, particularmente a temperatura e a
precipitação
Árvores
• Habitat para outras plantas, fungos, liquens,
animais pequenos e grandes
• Perda de espécies de árvores => impacto em
todos os níveis...
Efeitos gerais do aumento da
concentração de CO2 sobre as plantas
• Morfologia:
– Aumento de tamanho, plantas mais altas;
– Mais galhos e folhas mais grossas;
– Menos abertura de estômatos;
– Menor densidade de estômatos;
– Aumento do crescimento dos brotos;
– Maior quantidade de flores e de tamanho maior;
– Aumento da proporção de flores fêmeas em
algumas espécies;
– Aumento da biomassa
Alguns efeitos gerais do aumento da
concentração de CO2 sobre as plantas
• Fisiologia:
– Redução da evapotranspiração;
– Aumento da eficiência no uso da água;
– Germinação de sementes é aumentada para a
maioria das espécies;
Alguns efeitos gerais do aumento da
concentração de CO2 sobre as plantas
• Solo:
– Maior absorção de minerais pelas plantas;
– Maior fixação de nitrogênio por bactérias;
– Maior quantidade de raízes;
Alguns efeitos gerais do aumento da
concentração de CO2 sobre as plantas
• Patógenos e riscos:
– Diminuição da incidência de doenças;
– Redução de patógenos no solo;
– Maior tolerância a climas extremos;
– Maior tolerância ao sal;
– Redução de danos causados pela poluição do ar;
– Decomposição mais rápida dos resíduos de
pesticidas.
Quantos benefícios!!!
• Mas... Tais respostas não são necessariamente
perenes: as plantas podem se adaptar aos
novos níveis de CO2 e interromper seu
crescimento acelerado.
• A adaptação pode ser causada por limites na
disponibilidade de água e nutrientes
Como as mudanças climáticas podem
afetar os ecossistemas
• antecipação no florescimento de árvores ou postura de ovos de pássaros
• Ciclo desencontrado entre floração e polinização
• Prolongamento da estação de crescimento e alteração na distribuição de
plantas
• Migração de espécies conforme elas se adaptam aos impactos das
mudanças climáticas. Exemplo: movimento gradual de espécies de
animais e plantas em direção aos polos e/ou para altitudes mais elevadas
• Migração de espécies em diferentes velocidades: perturbação na cadeia
alimentar
• Mudanças de longo prazo na estrutura de ecossistemas ou alteração na
distribuição geográfica e extensão dos maiores tipos de biomas
• Inundação das terras úmidas costeiras em consequência da elevação do
nível do mar
• Intrusão de água salgada nos mangues de água doce ou salobra.
Evidência de mudanças
• O aumento da largura dos anéis de árvores já
foi observado devido aos 29% de aumento na
concentração de CO2 na atmosfera desde o
início da Era Industrial.
• No norte da Europa, a área basal das árvores
aumentaram de 15 a 43% entre 1950 e 1983;
• Uma diminuição de 40% da densidade de
estômatos já foi observada nos últimos 200
anos.
Evidência de mudanças
• Com o aumento da temperatura do planeta, as
plantas e os animais estão experimentando
estações de crescimento mais longos no
Hemisfério Norte
• Exemplo: os japoneses mantêm registros
detalhados da data de florescimento das
cerejeiras em Tóquio. Notaram que atualmente as
flores se abrem em média 5 dias antes do que há
50 anos.
(The COMET Program)
Evidência de mudanças
• Mosquitos, pássaros e insetos estão se deslocando
para o norte no HN. (The COMET Program);
• Os besouros de pinheiros, uma peste nativa, já
devastaram milhares de quilômetros quadrados de
florestas na América do Norte. De acordo com Kurz e
colaboradores (Nature, 2008) esse movimento em
direção ao norte e altitudes mais altas foi causado por
invernos e verões mais quentes e menos chuvas;
• Os cientistas projetaram que pode haver efeito de
retroalimentação positiva de tal forma que o carbono
liberado pela morte das árvores seja maior que o
absorvido na fotossíntese, contribuindo ainda mais ao
efeito estufa.
Evidências de mudanças no passado
• Durante o Último Máximo Glacial:
– Área continental era 23 milhões km2 maior
– Aridez era maior => a área dos desertos era 136%
maior
– Quantidade de carbono armazenado na biomassa
foi 23% menor
Evidências de mudanças no passado
Tipo de bioma
Polar
Tundra
Taiga
Floresta decídua
Gramíneas e arbustivas
Florestas tropicais decíduas
Floresta tropical úmida
Desérticas e semi-desérticas
Total
Presente
3
10
24
16
36
20
11
16
136
Área (106km2)
Último Máximo Glacial
23
21
12
14
34
25
6
24
159
O efeito do homem sobre a biodiversidade
•
•
•
•
•
•
•
•
Aumento da demanda de recursos;
Exploração seletiva e destruição de espécies;
Alteração do uso da terra e da paisagem;
Acelerada taxa de deposição de nitrogênio no solo
(produção de fertilizantes a partir de N2 da atmosfera);
Poluição do solo, da água e do ar;
Introdução de espécies não nativas
(http://revistagloborural.globo.com/vida-na-fazenda/grresponde/noticia/2013/12/caramujos-africanos.html);
Redistribuição de água para atividade agrícola e sistemas
urbanos;
Fragmentação ou uniformização da paisagem;
O caso particular das queimadas
• Curto prazo:
– Emissão de gases e partículas de aerossol para a
atmosfera
– Problemas respiratórios
– Redução da visibilidade
– Impactos para a fauna e flora
– Outros?
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Acre/
A dispersão da fumaça pode atingir milhares de
quilômetros quadrados
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/AmazonFireRise/page2.php
O caso particular das queimadas
• Longo prazo:
– Emissão de gases de efeito estufa
– Alteração do albedo da superfície
– Alteração da cobertura vegetal
– Alteração no ciclo de carbono
– Alteração no ciclo hidrológico
– Alteração do habitat de diversos animais
• A quantificação dos impactos associados
exclusivamente às mudanças climáticas é
dificultada pela complexidade de interações
entre os sistemas.
De acordo com o último relatório do
IPCC...
Locais com significativa mortalidade de árvores induzida por secas e calor desde 1970
Fonte: IPCC, 2014
Taxa média da alteração na distribuição espacial
de grupos taxonômicos marinhos (1900-2010)
Mudanças
positivas na
distribuição são
consistentes
com o
aquecimento,
indicando
migração em
direção aos
polos
Fonte: IPCC, 2014
Impactos observados na África
• Retração dos glaciares tropicais de altitude
(topo de montanhas)
• Redução da densidade de árvores
• Aumento de incêndios no monte Kilimanjaro
Impactos observados na Europa
• O fluxo dos cursos d’água diminuiu no sul e
leste e aumentou no norte
• Aumento da retração dos glaciares alpinos nas
duas últimas décadas provocou aumento de
13% da vazão em agosto dos 4 rios que se
originam nos Alpes
• Mortalidade de árvores e declínio de florestas
associados por secas severas no sul da Europa
Impactos observados na Ásia
• Antecipação da rebrota de folhas na primavera de 2
dias/década na floresta temperada úmida do leste da
Ásia
• Degradação do gelo perene em partes da Sibéria,
Ásia Central e platô Tibetano
• Expansão da floresta boreal e redução da área
coberta por tundra
Impactos observados nas Américas
Central e do Sul
• Retração dos glaciares tropicais andinos
• As espécies de plantas estão diminuindo
rapidamente nas Américas Central e do Sul,
oeste da África e sudeste da Ásia
• Maior taxa de declínio de espécies anfíbias:
Américas Central e do Sul
• Brasil um dos países com o maior número de
espécies de mamíferos e pássaros ameaçados
• Muitos dos impactos citados pelo IPCC (2014)
foram causados, na verdade, pela ação do
homem e não necessariamente devido à
mudança do clima, particularmente os
relacionados à alteração da cobertura vegetal
e extinção de espécies animais.
Em ambientes aquáticos
• Poluição, esgoto
• Pesca excessiva
• Pesca de arrasto
Pesca de arrasto
•
•
•
•
Altera sedimentos do fundo dos oceanos
Altera a cadeia alimentar
Extinção indireta de espécies
Fauna bentônica: em geral, estão na cadeia
alimentar dos peixes de interesse comercial
• Biodiversidade de espécies é reduzida
Referência: Hiddink et al., 2006
Branqueamento dos recifes de corais
• Excesso de pesca
• Poluição das águas
• Eutrofização ou eutroficação
Fertilizantes
reprodução de algas na superfície
penetração de luz
fotossíntese
oxigênio
Agricultura
Estudo numérico avaliou a substituição da floresta Amazônica
por pastagem:
- Grama apresenta menor capacidade de transportar água
do solo para a atmosfera (redução da evapotranspiração)
- Raízes mais rasas: menor capacidade de armazenar água no
solo
- Temperatura do solo e do ar próximo à superfície: 1 a 3 °C
maior que com floresta
- Menor evapotranspiração, menor umidade da atmosfera =>
impacto na formação de nuvens e na precipitação
=> impacto no ciclo hidrológico, com impactos negativos em
toda a fauna e flora.
(Fonte: Hardy, 2003)
A agricultura também afeta o clima
• Florestas são os maiores removedores terrestres de
CO2 e estão sendo gradativamente substituídas por
áreas agrícolas
• As florestas armazenam de 20 a 40 vezes mais carbono
por unidade de área que a maioria dos cultivares
• Desmatamento libera carbono para a atmosfera
• A agricultura moderna depende de máquinas que
consomem combustíveis fósseis => efeito estufa
• Algumas práticas: metano, o segundo mais importante
gás de efeito estufa antrópico (arroz, gado)
• N2O é outro gás de efeito estufa liberado para a
atmosfera pelo desmatamento, uso de fertilizantes
(Fonte: Hardy, 2003)
Quais são os efeitos climáticos sobre a
agricultura?
•
•
•
•
Produção
Demanda por água, ou excesso de...
Pestes
Outras doenças
Material para leitura para a próxima
aula (21/11/2016):
• http://revistagloborural.globo.com/vida-nafazenda/grresponde/noticia/2013/12/caramujosafricanos.html
• http://revistagloborural.globo.com/Noticias/A
gricultura/noticia/2014/08/8-dicas-paracombater-o-caramujo-gigante-que-causameningite-e-prejuizos-na-lavoura.html