O ciclo da água na Terra é impulsionado pela energia solar (que evapora a água dos oceanos e das superfícies terrestres) e pela gravidade (que traz a água como chuva e a faz fluir em direção ao mar). Neste ciclo, as árvores funcionam como uma bomba ativa: absorvem água do solo através das raízes e libertam-na na atmosfera por transpiração das folhas, amplificando enormemente o ciclo hidrológico da terra em comparação com o que aconteceria com rocha nua e solo apenas. Sem árvores, o ciclo hidrológico da Terra seria completamente diferente: muitas zonas interiores dos continentes seriam muito mais áridas do que são.

A árvore como bomba hidráulica: os números

Uma árvore adulta de tamanho médio (faia, carvalho, olmo: altura 20-25 m, copa 10-15 m de diâmetro) transpira: no verão (julho-agosto): 150-400 litros de água por dia. Na primavera e outono: 50-150 litros de água por dia. No inverno (folhas caídas): quase zero. Para comparação: o consumo de água humano é cerca de 2 litros de água por dia. Uma única árvore transpira tanto quanto 75-200 pessoas bebem. Uma floresta de 100 árvores por hectare transpira 15.000-40.000 litros de água por dia por hectare = 15-40 mm de água por hectare num dia de verão. Toda a floresta amazónica (5,5 milhões de km²) transpira cerca de 20 mil milhões de toneladas de água por dia: mais do que o rio Amazonas descarrega no oceano. Esta é a "bomba biótica" das florestas tropicais: o vapor de água sobe, condensa-se a aproximadamente 5-8 km de altitude, e cai novamente como chuva nas regiões interiores do continente. O mecanismo físico da transpiração: a água sobe das raízes até à copa através do xilema da madeira por tensão capilar negativa: as folhas transpiram (evaporam água dos estomas), criando pressão negativa no mesófilo que "puxa" água das células adjacentes, que por sua vez puxam água da nervura foliar, da nervura, do ramo, do tronco, até às raízes. Uma cadeia de tensão hidráulica estendendo-se por dezenas de metros do solo até à folha. As pressões geradas pela tensão da coluna de água no xilema atingem -20-30 bar (bem abaixo da pressão atmosférica): um sistema hidráulico sob pressão negativa que funciona sem bombas mecânicas.

Árvores e precipitação local: chuva que se cria a si mesma

A influência das árvores na precipitação local é mais direta do que a maioria das pessoas imagina. O vapor de água transpirado pelas árvores contribui diretamente para a formação de nuvens e precipitação local. Os "rios voadores" da Amazónia: o conceito de "rio atmosférico" gerado pelas florestas tropicais foi desenvolvido pelos físicos brasileiros Antonio Nobre e Jose Marengo. O vapor de água transpirado da floresta amazónica (20 mil milhões de toneladas/dia) sobe em altitude, forma nuvens, e é transportado pelos ventos em direção ao oeste e sul, trazendo precipitação para regiões agrícolas do Brasil, Paraguai e Argentina. Esta corrente de vapor de água foi chamada de "rio voador" (rio voador) e é fundamental para a precipitação agrícola no centro-sul do continente sul-americano. O desflorestamento da Amazónia (já 20-25% da floresta original foi destruída) está a reduzir este rio voador e a aumentar a seca nas regiões agrícolas mais dependentes dele. A cicatriz hidrológica do desflorestamento: as áreas desflorestadas mostram reduções na precipitação local de 5-30% nas décadas seguintes ao desflorestamento. Na Europa, estudos de dados meteorológicos históricos mostram que áreas com maior cobertura florestal têm precipitação em média mais abundante do que áreas com cobertura escassa. Árvores em cidades e chuva urbana: as florestas urbanas aumentam a precipitação local (à escala micro) de forma mensurável. Um estudo de Bounoua et al. (2018) mostrou que áreas urbanas com maior cobertura arbórea recebem precipitação estival mais frequente devido ao aumento da evapotranspiração.

O efeito das árvores nas águas subterrâneas e cursos de água

A presença ou ausência de árvores influencia profundamente a quantidade e qualidade da água nos aquíferos de água subterrânea e cursos de água. Recarga de aquíferos: o solo florestal (com a sua estrutura porosa e camada de húmus) favorece muito a recarga de água subterrânea em comparação com solo nu ou impermeável. A água da chuva infiltra-se em vez de escoar à superfície. As nascentes e cursos de água em bacias hidrográficas florestadas são mais consistentes (menos variação sazonal) em comparação com as de bacias desflorestadas. Qualidade da água: a água que flui através da manta florestal e solo rico em húmus é filtrada física e biologicamente (a comunidade microbiana do solo degrada muitos poluentes orgânicos e retém alguns metais pesados). A água em cursos de água florestais é tipicamente mais limpa, com cargas mais baixas de sedimentos, nutrientes e poluentes em comparação com cursos de água em bacias agrícolas ou urbanas. Floresta ripária (a faixa de árvores ao longo dos cursos de água): em Itália, tradicionalmente, os cursos de água eram bordeados por faixas de choupos, salgueiros, alnos e freixos (floresta ripária). A remoção destas florestas para ganhar terra agrícola ou para sistemas hidráulicos rígidos causou: aumento da erosão das margens, redução da qualidade da água (sedimentos, nutrientes dos agroecossistemas adjacentes), eliminação de habitats essenciais para peixes, anfíbios, aves aquáticas e insetos. A restauração de florestas ripárias é uma das ações de rewilding mais eficazes para melhorar a qualidade ecológica dos cursos de água italianos.

Árvores e mudanças climáticas: a armadilha da evapotranspiração

A relação entre árvores e mudanças climáticas é bem mais complexa do que simples sequestro de CO₂. A evapotranspiração das árvores tem efeitos de resfriamento (já discutidos) e potenciais efeitos de aquecimento sob certas condições. O paradoxo da floresta boreal: nas florestas boreais de coníferas (taiga: a floresta que se estende da Sibéria ao Canadá), as árvores escuras absorvem muito mais calor do que a neve branca que cobriria o solo sem elas. Em algumas zonas de taiga, essa absorção de calor (efeito albedo) supera o resfriamento produzido pela evapotranspiração e sequestro de CO₂. O balanço final: a floresta boreal poderia ter um efeito de aquecimento local líquido (!) apesar do sequestro de CO₂. Esse paradoxo é chamado de "trade-off albedo-carbono" e ainda é objeto de debate científico. Floresta tropical: sem paradoxo. As florestas tropicais têm efeitos de resfriamento muito maiores do que as florestas boreais devido à sua intensa evapotranspiração (em regiões onde a luz solar é sempre abundante). O sequestro de CO₂, a evapotranspiração e a redução do albedo convergem na direção do resfriamento. Proteger as florestas tropicais é a estratégia de mitigação climática mais urgente. Florestas temperadas (Europa, Itália): o balanço é geralmente positivo para o clima (resfriamento líquido), com algumas incertezas sobre as florestas alpinas mais ao norte. Plantar árvores em zonas temperadas (especialmente em áreas degradadas ou abandonadas) contribui para a mitigação das mudanças climáticas. Os riscos do reflorestamento massivo em zonas áridas: em zonas semiáridas, o reflorestamento massivo pode paradoxalmente reduzir a precipitação local (as árvores usam toda a água disponível aumentando a evapotranspiração sem aumentar a chuva local o suficiente para compensar). A China tem experiência tanto com sucessos quanto com fracassos em seus programas de reflorestamento na zona do Planalto de Loess: alguns esforços de reflorestamento aumentaram a seca local. Selecionar as espécies certas, as densidades certas e os locais certos é crítico.