A medida que los impactos del cambio climático afectan cada vez más la vida cotidiana de los residentes en varios países, incluido Brasil, la resiliencia de los bosques, especialmente los tropicales como el Amazonas, se ha convertido en un tema frecuente de investigación.
por FAPESP
Además de estudiar diversos factores que influyen en la forma en que la vegetación reacciona al calentamiento global, los científicos buscan mejorar los modelos de vegetación, herramientas que desempeñan un papel crucial en la comprensión y la gestión de los ecosistemas, contribuyendo a la conservación de la biodiversidad y el desarrollo sostenible.
Y es exactamente esta combinación la que describe una investigación publicada en la revista Earth System Science Data por un grupo asociado a instituciones brasileñas. El trabajo resultó en una serie de mapas que describen con mayor precisión la cantidad de las diferentes formas químicas de fósforo en el suelo de la Amazonia. «Construidos» mediante una nueva metodología basada en inteligencia artificial, los mapas confirman que la región tiene una concentración muy baja del mineral.
El impacto de esto es que la falta de fósforo afecta el ciclo de crecimiento de las especies y puede, por ejemplo, impedir que los árboles reaccionen al aumento de dióxido de carbono asociado al cambio climático .
«Cuando trabajábamos en modelos de vegetación para comprender el comportamiento climático en la Amazonía, nos dimos cuenta de que había información específica sobre las cantidades de fósforo en el suelo. Normalmente, en métodos anteriores, estos mapas solo usaban tipos [clases] de suelo como predictores de Vimos que sería necesario incluir otros atributos ambientales, por lo que desarrollamos una nueva técnica estadística basada en el aprendizaje automático a partir de datos existentes», explica João Paulo Darela Filho, actualmente investigador postdoctoral en la Universidad Técnica de Munich. (Alemania).
Darela Filho comenzó a trabajar en el proyecto durante sus estudios de doctorado, que finalizaron en 2021.
En ese momento, su foco estaba en incorporar en el modelo Caetê datos sobre los ciclos de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, importantes para comprender el comportamiento del crecimiento de los árboles. Caetê, que significa «bosque virgen» en lengua tupí-guaraní, es un algoritmo capaz de proyectar el futuro de la vegetación amazónica mediante la presentación de escenarios de transformación forestal.
El primero de su tipo exclusivamente brasileño, su nombre proviene del acrónimo CArbon y modelo de Evaluación de Rasgos Funcionales de Ecosistemas.
Caetê fue desarrollado por un equipo del Laboratorio de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), coordinado por el profesor David Montenegro Lapola, quien también es autor del artículo junto con Darela Filho.
«Los mapas elaborados bajo la dirección de João Darela son un paso indispensable para avanzar en nuestra comprensión de cómo reaccionarán los bosques tropicales , generalmente limitados en fósforo, al cambio climático y otras perturbaciones humanas», dijo Lapola a Agência FAPESP.
Los investigadores utilizaron datos de 108 sitios en el Amazonas. Utilizaron un enfoque basado en modelos de regresión forestal aleatorios que habían sido entrenados y probados para predecir diferentes formas de fósforo: total, disponible, orgánico, inorgánico y ocluido (cuando está unido a otras sustancias). También utilizaron información de los tipos de suelo de referencia y otras propiedades como geolocalización, niveles de nitrógeno y carbono, elevación y pendiente del terreno, pH del suelo, precipitación media anual y temperatura.
Los modelos de regresión forestal mostraron niveles promedio de precisión superiores al 64%, dependiendo de la forma del fósforo. Para el mineral total, la precisión alcanzó el 77,3%.
Los resultados de la investigación mostraron que la concentración promedio de fósforo total encontrada en el conjunto de datos analizado fue de 284,13 miligramos por kilogramo de suelo (mg kg −1 ). Esta cantidad se considera baja en comparación con el promedio mundial: 570 mg kg -1 . Al analizar los mapas, se encontró que los sitios más ricos en fósforo se ubican en el límite entre los Andes y la Amazonía, en contraste con los suelos más antiguos de las tierras bajas amazónicas, ubicados en la región oriental.
Los científicos creen que los nuevos mapas podrían ser útiles para parametrizar y evaluar modelos de ecosistemas terrestres, e incluso podrían brindar respuestas sobre la relación entre suelo y vegetación en la región amazónica.
«El aprendizaje automático, con el uso de inteligencia artificial, se aplicará cada vez más en la ciencia, especialmente para proyecciones futuras. Nuestros mapas pueden ser utilizados por otros investigadores para comprender cómo responderá la Amazonía al cambio climático», agrega Darela Filho.
Un estudio internacional dirigido por un equipo que incluye a Lapola y que apareció en la portada de la edición de febrero de Nature mostró que casi la mitad del Amazonas se dirige hacia un punto sin retorno para 2050, lo que significa que es probable que el bosque pierda su resiliencia a las temperaturas extremas. sequías y deforestación.
Ese estudio estimó que entre el 10% y el 47% de las áreas de la región estarán expuestas a perturbaciones y amenazas que podrían desencadenar transiciones «inesperadas» en los ecosistemas y exacerbar el cambio climático regional. La deforestación acumulada, el calentamiento global , la cantidad de lluvia anual en el bioma, la intensidad de la temporada de lluvias y la duración de la estación seca se consideraron situaciones estresantes. El riesgo es la conversión del bioma en áreas de sabana que no pueden cumplir la función de secuestro de carbono.
Más información: João Paulo Darela-Filho et al, Mapas de referencia de fósforo del suelo para la región pan-amazónica, Earth System Science Data (2024). DOI: 10.5194/essd-16-715-2024
