Impactos das mudanças climáticas nas florestas marinhas e costeiras: cenário atual e perspectivas futuras

Abstract

Iniciativas de mitigação de mudanças climáticas atraíram um grande interesse no papel dos ?sumidouros naturais de carbono?, particularmente nos ecossistemas marinhos costeiros. A biomassa acima do solo (AGB) representa uma parte substancial do reservatório de carbono orgânico das florestas marinhas que podem ser afetadas pelas mudanças climáticas. A importância do estudo de perdas AGB tem se tornado cada vez mais urgente, porque é a partir dela que o CO2 atmosférico é incorporado no organismo e assim transforma-se em biomassa. Desta forma, este trabalho teve como objetivo investigar os fatores ambientais responsáveis pela variabilidade espacial da biomassa e distribuição de florestas marinhas e costeiras como aquelas estruturadas por Sargassum e Manguezais, sob cenários futuros de mudanças climáticas. No primeiro capítulo, nós utilizamos ferramentas estatísticas de modelagem de ocorrência e biomassa ?Boosted regression trees? (BRT), para mostrar o importante destaque da macroalga Sargassum como um potencial recurso para mitigação de CO2. Sargassum AGB totalizou 13,1 Pg C em escala global, o que é uma quantidade significativa de carbono e comparável a outros ecossistemas marinhos, como florestas de mangue, marismas e gramas marinhas. No capítulo 2, nós avaliamos as diferenças no ajuste ecofisiológico de Sargassum ao longo da costa brasileira e testamos se estes ajustes eram suficientes para a manutenção do crescimento, sob cenários futuros de aquecimento global. Nós verificamos que o Sargassum apresenta compostos químicos ao longo da costa brasileira impulsionados por fatores ambientais macroecológicos que também determinam províncias e ecorregiões biogeográficas. Os fatores abióticos, principalmente a temperatura nos trópicos, levam a grandes estoques de biomassa e carbono. As duas populações de Sargassum cymosum podem perder biomassa em conseqüência da diminuição da taxa de crescimento relativo sob estresse térmico, particularmente se o clima do planeta seguir o pior cenário RCP 6.0 e 8.5. Populações de borda como as que estão presentes em Santa Catarina apresentaram maior suceptibilidade na temperatura de 30°C, pois as taxas de crescimento passam a apresentar valores negativos, aproximadamente -1% d-1. Por fim, no terceiro capítulo, nós analisamos as perdas de área e AGB nas florestas de mangues sob mudanças climáticas previstas nos cenários (RCP 2.6 e 8.5), levando em consideração temperatura e precipitação, através da modelagem estatistica BRT. As perdas potenciais de biomassa em florestas de mangue devido às mudanças climáticas variam de 5 a 14% na área e de 26 a 42% na biomassa em escala global. Isso corresponde a perdas absolutas de 8.345 a 24.212 km2 e de 0,56 a 0,90 Pg de AGB. Nossos resultados reforçam a importância de estudos com enfoque na perda de área/biomassa e consequentemente dos serviços ecossistêmicos por ambientes marinhos. Este estudo mostra como a variação dos recursos ambientais sob mudanças climáticas podem aumentar a vulnerabilidade das espécies, principalmente das macroalgas formadoras de dossel como o Sargassum e florestas de mangues.

Abstract: Climate change mitigation initiatives have attracted interest in the role of natural carbon sinks, particularly in coastal systems. The atmospheric CO2 is incorporated into the organism and convert in biomass. Above-ground biomass (AGB) represents a substantial part of the organic carbon reservoir in marine forests that can be affected by climate changes. Here, we address the environmental factors responsible for the spatial variability in distribution and AGB of two important components of marine ecosystems, such as Sargassum and mangrove forests under climate changes. The first chapter addresses the potential role of Sargassum in climate change mitigation. We modelled global distributions and quantified carbon stocks as above-ground biomass (AGB) with machine learning algorithms ?Boosted regression trees? and climate data. Sargassum AGB totalled 13.1 Pg C on a global scale, which is a significant amount of carbon and comparable to other marine ecosystems, such as mangrove forests, salt marshes and seagrass. In Chapter 2, we assessed the differences in Sargassum's ecophysiological adjustment along the Brazilian coast, and we tested for differences in the thermal sensibility to warming between edge populations collected in tropical and warm temperate regions. Sargassum presents chemical compounds along the Brazilian coast driven by macroecological environmental factors that also determine provinces and biogeographic ecoregions. Abiotic factors, especially temperature in the tropics, leading to large stocks of biomass and carbon. However, the two populations of Sargassum cymosum could lose biomass because of the decrease in the relative growth rate under thermal stress, mainly if the planet's climate follows the RCP 8.5 scenario. Edge populations in the warm temperate region showed greater susceptibility at a temperature of 30°C, and growth rates presented negative values around -1% d-1. In the last chapter, we report the potential loss of mangrove forests under contrasting scenarios of future climate change (RCP 2.6 and 8.5) by modelling global distributional and biomass shifts. Potential biomass losses in mangrove forests varied from 5 to 14% in the area and from 26 to 42% in biomass on a global scale. This corresponds to total losses of 8,345 to 24,212 km2 and 0.56 to 0.90 Pg of AGB. Our results reinforce the importance of studies focusing on the loss of area/biomass and, consequently, on ecosystem services in marine environments. This study shows how the variation of environmental resources under climate change can increase the vulnerability of species, especially canopy-forming macroalgae such as Sargassum and mangrove forests.