FCW Cultura Científica – Professor David, o que é o AmazonFACE e quais são os principais objetivos do programa?

David M. Lapola – O AmazonFACE é um programa de pesquisa científica que busca responder a uma das maiores incertezas sobre o futuro da Amazônia: como o aumento da concentração de CO₂ atmosférico e as mudanças climáticas afetarão a floresta e sua biodiversidade. Essa questão está diretamente relacionada à hipótese do tipping point, o ponto de não-retorno em que o ecossistema amazônico colapsaria de forma irreversível. 

Essa hipótese surgiu no contexto da modelagem computacional da vegetação e do clima, com simulações desenvolvidas há cerca de duas décadas. Esses modelos continuam sendo utilizados e indicam que, sob um cenário de mudanças climáticas severas – com aumento significativo da temperatura e forte redução das chuvas –, a Amazônia poderia perder o chamado “envelope climático” que sustenta a floresta tal como a conhecemos. Nessa situação, as condições ambientais passariam a favorecer uma vegetação mais seca, de menor porte e com maior sazonalidade – algo semelhante a uma floresta seca ou a uma savana. Por outro lado, as simulações também apontam que o aumento da concentração de CO₂ na atmosfera pode ter um efeito fertilizante sobre a vegetação, estimulando o crescimento das plantas e, potencialmente, contrabalançando os efeitos negativos das mudanças climáticas. 

FCW Cultura Científica – O que é o efeito de fertilização por CO₂?

David M. Lapola – É a resposta fisiológica direta das plantas ao aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera. Como o CO₂ é o principal insumo da fotossíntese, espera-se, em teoria, que sua elevação aumente a produtividade das plantas, favorecendo o crescimento vegetal e o acúmulo de biomassa. Esse processo também implicaria maior sequestro de carbono pelas árvores, já que parte do gás carbônico capturado do ar é armazenado em compartimentos estáveis, como os troncos. 

Isso poderia contribuir positivamente para mitigar os efeitos das mudanças climáticas. No entanto, ainda não sabemos com certeza se esse efeito ocorre de fato nas condições de uma floresta tropical como a Amazônia, nem qual é a sua magnitude ou por quanto tempo ele se manteria. Embora o efeito de fertilização esteja presente nas modelagens computacionais, faltam evidências empíricas robustas que o confirmem. Nesse cenário, o AmazonFACE será fundamental para testar experimentalmente essa hipótese em escala real, dentro da própria floresta. O projeto permitirá observar diretamente como a vegetação amazônica reage ao aumento de CO₂, ajudando a resolver uma das grandes incertezas da ciência do clima.

FCW Cultura Científica – Como funciona o programa?

David M. Lapola – O AmazonFACE é coordenado pelo Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia e pela Universidade Estadual de Campinas, com apoio do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações, da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo e do governo do Reino Unido. Ao todo, cerca de 150 pessoas estão envolvidas no projeto, entre pesquisadores, técnicos, estudantes, gestores, pessoal administrativo e membros do comitê científico. A maior parte da equipe é brasileira, o que diferencia o AmazonFACE de outros grandes projetos científicos realizados na Amazônia, que historicamente foram liderados por instituições estrangeiras. Desde sua concepção, o AmazonFACE foi idealizado como uma iniciativa nacional.

O eixo central do programa é um experimento de campo sem precedentes na região, que irá expor uma área de floresta madura amazônica a níveis elevados de CO₂, simulando condições previstas para as próximas décadas. O experimento está sendo implantado a cerca de 60 quilômetros ao norte de Manaus, em uma área de pesquisa do Inpa. O sistema é formado por 16 torres metálicas dispostas em formato circular, com 30 metros de diâmetro. As torres têm 35 metros de altura, o suficiente para ultrapassar a copa das árvores e liberar, por meio de tubulações, ar enriquecido com dióxido de carbono. A concentração adicional será de 200 partes por milhão (ppm) – um aumento de cerca de 50% em relação aos níveis atuais de CO₂ atmosférico. A estrutura permitirá observar, em tempo real, como a floresta responde fisiológica e ecologicamente a esse cenário.

FCW Cultura Científica – Por que foi escolhido o valor de 200 ppm de CO₂ para o experimento

David M. Lapola – Em experimentos anteriores que utilizaram a tecnologia FACE – sigla em inglês para Free-Air CO₂ Enrichment – o aumento de dióxido de carbono atmosférico foi em torno de 150 ppm. No AmazonFACE, optamos por um valor mais alto, de 200 ppm, o que representa cerca de 50% a mais do que os níveis atuais. Essa decisão levou em conta dois fatores principais: o alto custo do CO₂ utilizado no experimento e a necessidade de obter uma resposta clara e mensurável do ecossistema. Acreditamos que esse valor será suficiente para gerar os efeitos esperados, caso eles realmente ocorram.

O experimento contará com seis anéis FACE. Três desses anéis receberão ar enriquecido com CO₂, enquanto os outros três funcionarão como controle, com ar ambiente, sem aumento artificial do gás. Dentro de cada anel, vamos monitorar praticamente tudo que for possível: desde a fotossíntese no topo das árvores até a dinâmica das raízes no subsolo. Isso porque o efeito de fertilização pode se manifestar em diferentes componentes do ecossistema. Para acessar a copa das árvores e medir diretamente as folhas e seus processos fisiológicos, utilizaremos guindastes especiais – os primeiros do tipo instalados na Amazônia para fins científicos. Esse nível de detalhamento permitirá um olhar inédito sobre as respostas da floresta à elevação do CO₂ atmosférico.

FCW Cultura Científica – Quando o experimento terá início?

David M. Lapola – Estamos na fase final da construção. A estrutura principal das torres já está de pé e, nos próximos meses, faremos a instalação dos componentes mais leves – como tubulações, válvulas, sensores e outros equipamentos. É uma operação extremamente complexa, com muitos desafios logísticos. Nossa expectativa é inaugurar a infraestrutura antes da COP30. Estamos também em processo de negociação para a compra do CO₂ líquido, que é uma das partes mais caras do experimento. Acreditamos que até o fim do ano teremos os recursos necessários para isso. Com tudo pronto, a previsão é iniciar o experimento no primeiro semestre do ano que vem, possivelmente em abril, ao final da estação chuvosa, o que nos permitiria começar o monitoramento no início de um novo ciclo biológico da floresta.

FCW Cultura Científica – Com os estudos que vocês já fizeram no programa, foi possível estimar como a floresta reagirá a um ambiente com mais CO2 promovido pelas mudanças climáticas?

David M. Lapola – Desde 2015, estamos coletando dados na região onde será realizado o experimento, para compreender como a floresta funciona antes da intervenção com CO₂ elevado. E também trabalhamos com câmeras de topo aberto no sub-bosque, voltadas para árvores de até 3 metros de altura, e monitoramos seu comportamento durante dois anos. Nesse período, observamos alguns indícios de resposta ao aumento de CO₂. As plantas tenderam a ampliar a área foliar, possivelmente para captar mais luz, e notamos alterações na morfologia das raízes – indicando uma busca maior por nutrientes, especialmente fósforo, que é escasso em grande parte da Amazônia. O fósforo é essencial para a construção de biomassa e o crescimento das plantas. No entanto, esse foi apenas um estudo preliminar, limitado à vegetação de pequeno porte. Quando as árvores ultrapassaram os 3 metros, não conseguimos continuar o monitoramento com a mesma metodologia. Ainda assim, foi uma importante prova de conceito, que mostrou haver potencial para respostas fisiológicas das plantas às mudanças ambientais. O que realmente queremos entender, porém, são os efeitos em nível de ecossistema – especialmente nas árvores maduras e em sua interação com o ambiente. E é isso que o experimento AmazonFACE permitirá investigar a partir de 2026. 

FCW Cultura Científica – Como funciona o CAETÊ, o modelo computacional desenvolvido no âmbito do AmazonFACE?

David M. Lapola – Um dos principais objetivos do AmazonFACE é melhorar os modelos utilizados para prever o futuro da Amazônia, sobretudo no que diz respeito ao tipping point. Essa hipótese do ponto de inflexão ecológica foi formulada com base em simulações feitas por modelos computacionais que, à época, não conseguiam representar adequadamente a complexidade da floresta tropical. O CAETÊ – sigla para Carbon and Ecosystem functional Trait Evaluation – foi desenvolvido justamente para ajudar a preencher essa lacuna. Trata-se de um modelo de dinâmica da vegetação que simula o funcionamento dos ecossistemas terrestres, com foco especial em ambientes de alta biodiversidade, como a Amazônia.

O CAETÊ integra uma nova geração de modelos ecológicos, mais refinados do que os tradicionais utilizados em projeções climáticas globais. Esses modelos mais antigos costumam agrupar as plantas em poucas categorias genéricas, chamadas "tipos funcionais de plantas". No caso da Amazônia, é comum considerar apenas um ou dois tipos funcionais, como árvores de folhas largas perenes ou de floresta sazonal. Embora isso simplifique o processamento dos modelos, ignora a enorme diversidade biológica e funcional da floresta, o que limita a precisão das simulações. O CAETÊ propõe uma abordagem diferente. Em vez de reduzir a floresta a poucas categorias, ele incorpora uma diversidade muito maior de estratégias funcionais das plantas – como diferentes formas de crescimento, padrões de alocação de biomassa, respostas à luz, tolerância à seca, entre outros. Isso permite representar melhor a riqueza de espécies e estratégias ecológicas da Amazônia e compreender como essa diversidade influencia o funcionamento do ecossistema.

É importante destacar que o CAETÊ não foi criado com o objetivo de prever o futuro da floresta, mas de entender melhor seu funcionamento atual. Essa compreensão mais profunda é fundamental para produzir projeções mais confiáveis e realistas em cenários de mudanças climáticas. Ao combinar conhecimento ecológico avançado, diversidade funcional e dados empíricos gerados em campo – como os que virão do AmazonFACE –, o CAETÊ representa um avanço significativo na modelagem de ecossistemas complexos.

FCW Cultura Científica – Um tipping point influencia outros? Se a Floresta Amazônica atingir um ponto de não-retorno, o que isso poderia acarretar em outros biomas e regiões?

David M. Lapola – O tipping point amazônico é, até o momento, o único identificado em uma floresta tropical. Mas existem outros pontos de inflexão ambiental importantes em diferentes regiões do planeta, como o colapso dos recifes de corais, a desertificação do Sahel e o esverdeamento do Saara. Esses fenômenos não são independentes – eles estão conectados por sistemas climáticos e ecológicos interligados. Se houver mudanças no padrão de El Niño ou La Niña isso afeta a Amazônia. A La Niña vem ocorrendo com maior regularidade, enquanto os episódios de El Niño estão mais intensos. Isso altera a dinâmica das chuvas na região, contribuindo tanto para secas severas quanto para cheias excepcionais, como temos observado nos últimos anos.

Outro exemplo importante de interconexão entre tipping points envolve o derretimento acelerado das geleiras na Groenlândia. Esse processo aumenta o volume de água doce lançado no Atlântico Norte, alterando a salinidade e, consequentemente, a densidade da água em uma região crítica para o funcionamento da circulação termoalina – uma corrente oceânica global impulsionada por diferenças de temperatura e salinidade. Essa corrente passa próxima ao Nordeste brasileiro, aquece ao longo do trajeto pelo Caribe e leva calor até a Europa Ocidental. É por causa dela, por exemplo, que cidades como Londres têm invernos mais amenos do que cidades canadenses situadas na mesma latitude. Quando o derretimento de gelo altera essa circulação, o Atlântico equatorial tende a ficar mais quente, e as altas latitudes do hemisfério Norte, mais frias. Esse aquecimento na região equatorial influencia diretamente os padrões de precipitação sobre a Amazônia. A seca de 2005, por exemplo, foi associada a um aquecimento da região equatorial do Atlântico. Já a seca de 2010 teve uma origem mista, com influência tanto do Atlântico quanto do El Niño. 

Essas conexões mostram que os tipping points fazem parte de um sistema global interdependente, e a transição de um pode acelerar ou intensificar o colapso de outros. Apesar de sua relevância, ainda sabemos pouco sobre esses pontos de inflexão e como eles se articulam. É um tema que venho estudando há anos, e fui recentemente selecionado como autor-líder de um capítulo sobre tipping points no próximo relatório do IPCC. Será a primeira vez que um relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima trará um capítulo específico sobre o tema – uma demanda expressa por diversos governos durante a plenária do IPCC, refletindo a crescente urgência em compreender melhor esses processos.

FCW Cultura Científica – A COP30 colocará a Amazônia em foco. Como você avalia o impacto das mudanças climáticas no comprometimento da resiliência da Floresta Amazônica, em comparação com outras ameaças ao bioma, como o desmatamento?

David M. Lapola – Podemos citar vários problemas que ameaçam a Amazônia, como a mineração,  – que é extremamente grave –, mas, por mais surpreendente que pareça, considero o desmatamento o menos preocupante no momento. Isso não significa que ele tenha deixado de ser um problema. O desmatamento segue sendo uma ameaça crítica, mas é um processo sobre o qual já aprendemos bastante. Sabemos o que é preciso fazer para reduzi-lo, e vimos isso acontecer no passado recente, entre 2004 e 2012, quando houve uma queda significativa nas taxas de desmatamento sem prejuízo à produção agrícola. O que se comprometeu, com razão, foi a grilagem de terras. Mais recentemente, temos observado uma nova tendência de queda. Ainda estamos distantes da meta – que não é apenas reduzir, mas zerar o desmatamento até 2030 –, mas há avanços. Em contraste, sabemos muito menos sobre outras formas de degradação da floresta, especialmente aquelas relacionadas às mudanças climáticas causadas pela humanidade. 

Um exemplo é o fogo, que está entre os tipos mais estudados de degradação no Brasil. Temos bons sistemas de monitoramento e um conhecimento razoável sobre seus impactos. No entanto, ainda carecemos de mais estudos sobre os processos de recuperação da floresta após os incêndios. Outro tipo de degradação é o chamado efeito de borda, que está diretamente associado ao desmatamento. Quando uma área é desmatada, as bordas da floresta remanescente – geralmente entre 100 e 200 metros – tornam-se mais vulneráveis à mortalidade de árvores e à alteração da composição de espécies, devido à maior exposição ao vento, à redução da umidade e ao aumento da luminosidade. Apesar de termos estudos sobre isso, os impactos variam regionalmente, e ainda não temos um mapeamento preciso para toda a Amazônia.

Há também a degradação provocada pelo corte seletivo, muitas vezes realizado ilegalmente. Nesses casos, apenas as árvores de interesse econômico, geralmente as maiores e de madeira mais densa, são extraídas. No entanto, a remoção de uma única árvore frequentemente derruba outras ao redor e exige a abertura de trilhas para a passagem de caminhões. Essa atividade é pouco estudada e muito mal mapeada. Estamos começando a aprimorar o monitoramento com o uso de satélites, mas ainda estamos longe do ideal – que seria a capacidade de identificar, com precisão, a remoção de uma única árvore ou de um conjunto de árvores. 

Por fim, temos a degradação induzida pela mudança climática, e aqui o cenário é ainda mais preocupante. Diferente das outras formas, essa degradação pode ocorrer sem qualquer intervenção humana direta. Ela afeta áreas remotas da floresta, muitas vezes inacessíveis, o que dificulta o monitoramento. E sabemos muito pouco sobre seus efeitos na resiliência do bioma. Ou seja, enquanto conseguimos agir sobre o desmatamento com políticas públicas e fiscalização, os impactos das mudanças climáticas na Amazônia representam uma ameaça difusa, silenciosa e ainda pouco compreendida. 

FCW Cultura Científica – Para resolver essas incertezas e o desconhecimento sobre os impactos das mudanças climáticas na Amazônia, precisamos de mais projetos de pesquisa?

David M. Lapola – Sim, definitivamente. Mas não se trata apenas de aumentar a quantidade de projetos, e sim de direcionar a pesquisa para as questões mais urgentes e estratégicas. Para avançarmos rapidamente, são necessários investimentos substanciais e estruturados – recursos vultosos que possibilitem a formação de forças-tarefa multidisciplinares, capazes de atuar de forma integrada e contínua. Esses financiamentos, que serão objeto de negociação na COP30, especialmente entre os países do Sul Global e do Norte, são fundamentais para que possamos enfrentar os desafios que a Amazônia e outros ecossistemas vulneráveis apresentam. Sem esse suporte robusto, o avanço científico e a implementação de políticas eficazes ficarão comprometidos.