Las mediciones tridimensionales de la selva amazónica central de Brasil han brindado a los investigadores de la NASA una ventana detallada del alto número de caídas de ramas y mortalidad de árboles que ocurren en respuesta a las condiciones de sequía. Descubrieron que un 65 por ciento más de árboles y ramas grandes murieron debido a una sequía impulsada por El Niño en 2015-2016 en comparación con un año promedio. Comprender los efectos de una sequía prolongada les da a los científicos una mejor idea de lo que podría suceder con el carbono almacenado en los bosques tropicales si estos eventos se vuelven más comunes en el futuro.

"Las proyecciones climáticas para la cuenca del Amazonas sugieren condiciones más cálidas y secas en las próximas décadas, "dijo el científico del sistema terrestre Doug Morton en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y coautor de la investigación publicada recientemente en Nuevo fitólogo . "Los eventos de sequía nos dan una idea de cómo los bosques tropicales pueden reaccionar ante un mundo más cálido".

Cuando no llueve en la selva, los árboles corren más riesgo de morir porque no pueden llevar suficiente agua del suelo a sus copas, que puede alcanzar de 15 a 20 pisos de altura. En una selva tropical tan vasta como el Amazonas, estimar el número de árboles muertos o dañados, donde solo pueden caer ramas, es extremadamente difícil y ha sido un desafío de larga data.

Tradicionalmente, los investigadores caminan y examinan algunos acres de árboles para medir árboles vivos y escombros muertos en el suelo. Morton y sus colegas tomaron la perspectiva de pájaro usando tecnología de detección y alcance de luz (LiDAR) montada en un avión para crear una reconstrucción en 3-D del mismo dosel del bosque en tres vuelos separados en 2013. 2014 y 2016. Con 300, 000 pulsos de láser por segundo, Los datos LiDAR proporcionan una descripción increíblemente detallada del bosque en un área mucho mayor de la que podrían cubrir a pie.

En Brasil, los investigadores volaron dos franjas de 50 kilómetros (30 millas) cerca de la ciudad de Santarém en el estado de Pará, uno sobre el Bosque Nacional Tapajós y el otro sobre bosques de propiedad privada que han sido fragmentados por una variedad de usos de la tierra. Esta región del Amazonas suele tener una estación seca de tres meses de octubre a diciembre, el mismo período en el que las temperaturas de la superficie del océano Pacífico alcanzan su punto máximo durante un episodio de El Niño. Las condiciones de El Niño están asociadas con un retraso en el inicio de la temporada de lluvias en la Amazonía central, lo que lleva a una estación seca prolongada que estresa a los árboles.

Analizando las tres encuestas, el equipo utilizó los datos LiDAR para detectar nuevos huecos en el dosel donde un árbol o una rama había caído en los meses entre observaciones. Durante el período sin El Niño de 2013 a 2014, los eventos de caída de ramas y árboles alteraron el 1.8 por ciento del dosel del bosque en el área de estudio, un pequeño número en la superficie, pero ampliado al tamaño de todo el Amazonas, es el equivalente a perder árboles del dosel o ramas de más de 38 años, 000 millas cuadradas, o el área de Kentucky. La mortalidad de árboles y ramas fue un 65 por ciento más alta durante el período de sequía de El Niño de 2014 a 2016, o 65, 000 millas cuadradas, el tamaño de Wisconsin. Los pequeños cambios en el Amazonas se suman.

"Porque es un gran bosque, incluso un cambio sutil en un año de El Niño tiene un gran impacto en el presupuesto total de carbono del bosque, "dijo Morton, refiriéndose al equilibrio entre la cantidad de dióxido de carbono que los árboles eliminan de la atmósfera para construir su tronco, sucursales, y hojas a medida que crecen versus la cantidad que regresa a la atmósfera cuando los árboles mueren y se descomponen.

Asombrosamente, los científicos encontraron que las muertes para todos los tamaños de árboles, así como el número de caídas de ramas más pequeñas, aumentado aproximadamente al mismo ritmo. Esto significa que la sequía no mató selectivamente una mayor proporción de árboles altos que árboles más pequeños, como se pensaba anteriormente a partir de experimentos que simulaban condiciones de sequía en pequeñas parcelas.

Esas son buenas noticias para el presupuesto de carbono. dijo Morton, "Los árboles grandes contienen la mayor parte del carbono en cualquier bosque. Si las sequías mataran preferentemente a los árboles grandes, aumentaría la cantidad total de carbono que se pierde por la sequía en comparación con otros tipos de perturbaciones, " él dijo.

Aún así, los árboles grandes todavía representaban el 80 por ciento de las pérdidas de carbono. Y no solo por la muerte de los árboles. Cuando un árbol gigante con un dosel que puede tener 82 pies (25 metros) de ancho cae en el bosque, puede sacar árboles más pequeños en el sotobosque.

Para comprender la relación entre las brechas vistas por el sistema LiDAR aerotransportado desde arriba y las múltiples capas de dosel y sotobosque debajo, Veronika Leitold, colega de Morton en Goddard, y un equipo de científicos colaboradores de la Corporación Brasileña de Investigación Agrícola y la Universidad Federal de Pará Occidental llevaron a cabo mediciones de campo debajo de los huecos observados en el dosel para medir el material leñoso que había caído al suelo. Este minucioso esfuerzo por medir las ramas y los árboles caídos fue esencial para estimar la cantidad total de carbono perdido cuando los árboles o las ramas caen en una altura, selva amazónica de varias capas.

"[Este] es uno de los primeros estudios en utilizar LiDAR repetido durante la sequía y hacer que la gente vaya al campo y realice todas las mediciones, "dijo el ecologista Paulo Brando en el Centro de Investigación Woods Hole en Falmouth, Massachusetts, y el Instituto de Investigaciones Ambientales de la Amazonia en Brasil, que no participó en el estudio. "Esta combinación es extremadamente poderosa para comprender no solo lo que está sucediendo, pero por qué está pasando y por qué está cambiando durante la sequía ". Agregó que dos de las grandes preguntas en el campo de la ecología de la selva tropical son cuánta sequía es demasiado para que el bosque resista y cómo se recupera. Las respuestas tienen grandes implicaciones para la remoción de dióxido de carbono de la atmósfera.

"Las sequías son componentes importantes del ciclo global del carbono al cambiar la capacidad de los árboles para sobrevivir, ", Dijo Brando. Si el número de árboles presentes disminuye a gran escala, que se suma a una gran cantidad de dióxido de carbono que queda en la atmósfera para contribuir al calentamiento del efecto invernadero, que puede alimentar el ciclo de la Amazonía viendo más sequías en el futuro.