A integridade funcional da biosfera se refere à capacidade do mundo vegetal de co-regular o estado do sistema terrestre. Isso requer que a vegetação consiga captar energia suficiente através da fotossíntese para sustentar os fluxos materiais de carbono, água e nitrogênio que apoiam os ecossistemas e seus muitos processos interconectados, apesar da intensa interferência humana atual. Juntamente com a perda da biodiversidade e as mudanças climáticas, essa integridade funcional constitui o núcleo da estrutura analítica das Fronteiras Planetárias, que define um espaço seguro para a humanidade.

“Há uma enorme necessidade para a civilização utilizar a biosfera – para alimentação, matérias-primas e, no futuro, também para proteção climática”, afirma Fabian Stenzel, autor principal do estudo e membro do grupo de pesquisa Terrestrial Safe Operating Space do PIK. “A demanda humana por biomassa continua a crescer e, além disso, o cultivo de gramíneas ou árvores de rápido crescimento para a produção de bioenergia com captura e armazenamento de carbono é considerado por muitos como uma estratégia importante para estabilizar o clima. Portanto, é cada vez mais crucial quantificar a pressão que já estamos exercendo sobre a biosfera, de maneira regional e ao longo do tempo, para identificar sobrecargas. Nossa pesquisa está abrindo caminho para isso.”

Dois indicadores para medir a pressão e o risco

O estudo se baseia na atualização mais recente da estrutura das Fronteiras Planetárias, publicada em 2023. “A estrutura agora coloca os fluxos de energia provenientes da fotossíntese na vegetação mundial no centro dos processos que co-regulam a estabilidade planetária”, explica Wolfgang Lucht, chefe do departamento de Análise do Sistema Terrestre do PIK e coordenador do estudo. “Esses fluxos de energia impulsionam toda a vida – mas os humanos estão desviando uma fração considerável deles para seus próprios fins, perturbando os processos dinâmicos da natureza.”

A pressão que isso causa no sistema terrestre pode ser medida pela proporção da produtividade natural da biomassa que a humanidade direciona para seus próprios usos – por meio de colheitas, resíduos e madeira – bem como pela redução da atividade fotossintética causada pela utilização e impermeabilização da terra. O estudo acrescentou a essa medida um segundo indicador poderoso de integridade da biosfera: um indicador de risco de desestabilização de ecossistemas, que registra mudanças estruturais complexas na vegetação e nos balanços de água, carbono e nitrogênio da biosfera.

Europa, Ásia e América do Norte particularmente afetadas

Com base no modelo global de biosfera LPJmL, que simula fluxos de água, carbono e nitrogênio diariamente em uma resolução de meio grau de longitude/latitude, o estudo fornece um inventário detalhado para cada ano desde 1600, com base em alterações climáticas e no uso da terra pelo ser humano. A equipe de pesquisa não apenas computou, mapeou e comparou os dois indicadores de integridade funcional da biosfera, mas também os avaliou por meio de uma comparação matemática com outras medidas da literatura para as quais existem “limiares críticos” conhecidos. Isso resultou em cada área recebendo um status baseado nos limites de tolerância locais para a mudança do ecossistema: Espaço Operacional Seguro, Zona de Risco Crescente ou Zona de Alto Risco.

A simulação do modelo mostra que desenvolvimentos preocupantes começaram tão cedo quanto 1600 nas latitudes médias. Em 1900, a proporção da área terrestre global onde as mudanças nos ecossistemas ultrapassaram a zona segura definida localmente, ou estavam até na zona de alto risco, era de 37% e 14% respectivamente, comparados a 60% e 38% que observamos hoje. A industrialização começou a causar impactos; o uso da terra afetou o estado do sistema terrestre muito antes do aquecimento climático. Atualmente, essa fronteira da biosfera foi transgredida em quase toda a superfície terrestre – principalmente na Europa, Ásia e América do Norte – que passou por uma conversão intensa de cobertura do solo, principalmente devido à agricultura.

Diretor do PIK, Rockström: Impulso para a política climática internacional

“Este primeiro mapa mundial que mostra o excesso da fronteira para a integridade funcional da biosfera, retratando tanto a apropriação de biomassa pelos seres humanos quanto a desestabilização ecológica, é um avanço sob a perspectiva científica, oferecendo uma melhor compreensão geral das fronteiras planetárias”, afirma Johan Rockström, diretor do PIK e um dos co-autores do estudo. “Isso também fornece um impulso importante para o desenvolvimento futuro da política climática internacional. Isso ocorre porque evidencia a ligação entre biomassa e sumidouros naturais de carbono, e como eles podem contribuir para mitigar as mudanças climáticas. Os governos devem tratar isso como uma questão única e abrangente: a proteção completa da biosfera juntamente com uma ação climática robusta.”