How to Harness the Ancient Partnership between Forests and Fungi | Colin Averill | TED

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Eliana Santos

So we know forests play an essential role in regulating the Earth's climate.

Sabemos que as florestas desempenham um papel essencial

na regulação do clima da Terra.

However, most of what we know about those forests

Contudo, a maior parte do que sabemos sobre essas florestas

is actually based on things we can measure aboveground.

baseia-se em coisas que medimos acima do solo.

So historically, ecologists like myself would come to this place,

Historicamente, os ecologistas como eu viriam a este local

and we’d count the number of tree stems we’d find.

e contariam o número de troncos que encontravam

We’d identify which species they are,

e identificariam que espécies eram.

and today we’d probably remotely sense features of this forest canopy from space.

Hoje, provavelmente, teríamos uma ideia

das características desta floresta vista do espaço.

And all of this absolutely makes sense.

Tudo isto faz todo o sentido.

Aboveground is where photosynthesis happens.

É acima do solo que se dá a fotossíntese.

Photosynthesis is how carbon and energy enter forests.

A fotossíntese é a forma como o carbono e a energia entram nas florestas.

Photosynthesis is how trees can remove carbon dioxide

A fotossíntese é como as árvores podem sequestrar o dióxido de carbono

from the atmosphere.

da atmosfera.

However, we also know most trees are limited in some way,

Também sabemos que a maioria das árvores estão limitadas

by soil resources like water or nutrients.

pelos recursos do solo, como a água ou os nutrientes.

And to access those resources, trees have to build roots.

Para aceder a esses recursos, as árvores têm de criar raízes.

And trees build an incredible amount of roots.

E as árvores criam uma quantidade incrível de raízes.

Assim, nalgumas florestas, pode haver tanta ou mais biomassa abaixo do solo,

So in some forests, there can be as much or more biomass belowground,

in root structures,

nas estruturas das raízes,

as aboveground, in stems and leaves.

como acima do solo, nos troncos e nas folhas.

Decades of research have now made very clear

Décadas de investigação tornaram hoje muito claro

that belowground ecology --

que a ecologia subterrânea — ou seja, o que se passa no solo —

so what’s going on in the soil -- is really essential to understanding

é essencial para perceber como funcionam estes sistemas florestais.

how these forest systems work.

However, if you follow these root systems all the way out to their terminal ends,

Mas, se seguirmos estes sistemas de raízes até às suas extremidades finais,

the finest tips in the root system,

as pontas mais delgadas do sistema das raízes,

e observarmos de perto

and you look closely -- I mean super closely,

like, you’re going to need a microscope closely --

— quero dizer, extremamente perto, com um microscópio —

descobrimos um local onde a árvore deixa de ser uma planta

you discover a place where the tree stops being a plant,

and starts becoming a fungus.

e começa a ser um fungo.

So most trees on Earth form a partnership,

A maioria das árvores no planeta forma uma parceria,

or what scientists call symbiosis,

aquilo a que os cientistas chamam simbiose,

with mycorrhizal fungi.

com os fungos micorrízicos.

So this, in my opinion,

Na minha opinião,

is one of the most remarkable images ever captured of these organisms.

esta é uma das imagens mais notáveis jamais captadas destes organismos.

So in the background, at the top,

Ao fundo, em cima,

you can see this dense network of fungal hyphae.

vemos aquela densa rede de hifas de fungos.

These are essentially like roots, but for fungi, instead of plants.

São essencialmente como raízes mas para os fungos, em vez das plantas.

And in the foreground,

Em primeiro plano,

you can see these incredible, multinucleated fungal spores,

vemos aqueles incríveis esporos fúngicos, multinucleados,

which look totally unreal, but absolutely are.

que parecem irreais mas não são.

These are the reproductive structures of the fungus.

São as estruturas reprodutivas dos fungos.

These have the potential to become entirely new fungal networks.

Estes têm o potencial de virem a ser novas redes fúngicas.

Mycorrhizal fungi are essential

Os fungos micorrízicos são essenciais

to how basically all plants access limiting soil resources.

para a forma como, basicamente,

todas as plantas acedem aos limitados recursos do solo.

There's actually evidence

Há mesmo indícios

that when plants first made the evolutionary transition

de que, quando as plantas fizeram a primeira transição evolutiva,

from living in water to living on land,

passando de viver na água para viver em terra,

they evolved this symbiosis before they even evolved roots.

desenvolveram esta simbiose antes mesmo de desenvolverem raízes.

And so this partnership between forests and their fungi is ancient,

Assim, esta parceria entre florestas e os seus fungos é muito antiga,

and it stretches back hundreds of millions of years.

e remonta a centenas de milhões de anos.

However, these roots don't have to be just fungi.

Contudo, estas raízes não têm de ser só fungos.

They can also be, for instance, bacteria.

Por exemplo, também podem ser bactérias.

So these circular structures in this root network

Estas estruturas circulares nesta rede de raízes

are called root nodules.

chamam-se nódulos radiculares.

They house symbiotic, nitrogen-fixing bacteria.

Albergam bactérias simbióticas, que fixam o azoto.

Estas bactérias convertem o azoto da atmosfera

And what these bacteria do

is actually convert nitrogen gas in the atmosphere

em formas que as plantas podem usar,

into plant-usable forms,

and in turn, they nurture plant growth.

e, por sua vez, alimentam o crescimento da planta.

And the complexity of soil biology just keeps going.

A complexidade da biologia do solo também ajuda.

So these root symbionts are embedded in an even more complex network

Estas simbioses das raízes estão inseridas numa rede ainda mais complexa

of free-living bacterial and fungal decomposers,

de decompositores livres bacteriais e fúngicos,

and archaea and protists,

de Arqueias e Protistas,

microscopic soil animals, viruses ...

animais microscópicos do solo, vírus...

The biodiversity of soil communities is astonishing.

A biodiversidade das comunidades do solo é espantosa.

We now know a handful of soil

Sabemos hoje que uma mão cheia de solo

can easily contain over 1,000 coexisting microbial species.

pode conter mais de 1000 espécies microbianas coexistentes.

And so all of this, this is the soil microbiome.

Assim, tudo isto é o microbioma do solo.

This is the forest microbiome, this is the ecosystem microbiome.

Este é o microbioma da floresta, este é o microbioma do ecossistema.

So breakthroughs in DNA sequencing technology

Assim, as inovações na tecnologia de sequenciação do ADN

have finally turned the lights on belowground.

iluminaram finalmente o solo subterrâneo.

DNA has allowed us to see these microbial communities

O ADN permitiu-nos ver estas comunidades microbianas

com um pormenor sem precedentes

in unprecedented detail,

and, only recently, at unprecedented scales.

e, só recentemente, a uma escala sem precedentes.

Yet despite these breakthroughs,

Apesar destas inovações,

I'd argue we still don't know the answers to seemingly simple questions, like this:

eu diria que ainda não temos respostas

para questões aparentemente simples, como esta:

"What does a healthy forest microbiome look like?"

“Que aspeto tem um microbioma florestal saudável?”

Estamos mais perto de responder a uma pergunta como esta

We're far closer to answering a question like this for people

para pessoas do que para plantas.

than we are for plants.

The Human Microbiome Project has really led in this area.

O Projeto do Microbioma Humano domina nesta área.

So the human body is a microbial ecosystem.

Assim, o corpo humano é um ecossistema microbiano.

Each of us houses an incredibly biodiverse community of bacteria in our gut,

Cada um de nós alberga uma comunidade

incrivelmente diversa de bactérias nas nossas entranhas,

and that has a profound impact on our health.

e isso tem um profundo impacto na nossa saúde.

This was discovered by medical microbiologists

Isto foi descoberto pelos microbiólogos médicos

using DNA sequencing to characterize which bacteria

que usam a sequenciação do ADN para caracterizar as bactérias

live in hundreds of people's bodies.

que vivem em centenas de corpos das pessoas.

And importantly, also noting health features of those same people.

E também anotam as características saudáveis dessas mesmas pessoas.

So, are they sick? And if so, with what?

Assim, estão doentes? E, se sim, com quê?

What's their blood pressure, their digestive health,

Qual é a pressão sanguínea? A saúde digestiva?

A saúde mental?

their mental health?

And by combining all of that information,

E, combinando todas essas informações,

those microbiologists could begin to identify

esses microbiólogos começam a poder identificar

combinations of bacteria linked to health and disease.

combinações de bactérias ligadas à saúde e à doença.

And these analyses became a road map

Essas análises formam um roteiro

for the development of human microbiome transplant therapies,

para o desenvolvimento das terapias de transplante do microbioma humano,

which is essentially ecosystem restoration,

o que é essencialmente um restauro do ecossistema,

but for your gut microbiome.

mas para o nosso microbioma dos intestinos.

And these therapies are now on the road to market

Estas terapias estão hoje a caminho do mercado

to treat some of these diseases today.

para tratar algumas das doenças atuais.

And so drawing from this work, my team asked,

A partir deste trabalho, a minha equipa perguntou:

"What would it look like

“Como seria levar a abordagem do Projeto do Microbioma Humano

to take the Human Microbiome Project approach,

but apply it to the forest?”

“e aplicá-lo à floresta?”

“O que podemos descobrir sobre o ciclo de carbono da floresta?”

What could we discover about the forest carbon cycle?

Could we identify places

“Podemos identificar locais

“onde possamos fazer restauro microbiano subterrâneo,

where we could actually do belowground microbial restoration,

and, in the process, combat climate change?

“e combater assim as alterações climáticas?”

Over the past three years,

Há três anos que trabalhamos

we’ve been working with forest scientists across Europe

com cientistas da floresta de toda a Europa

to do exactly that.

para fazer isso exatamente.

In each of these locations,

Em cada um destes locais,

scientists have been documenting forest health for decades.

os cientistas têm vindo a documentar a saúde das florestas há décadas.

And so, we asked our forest research partners

Pedimos aos nossos parceiros de investigação de florestas

to go out to each of these forests

para irem a cada uma dessas florestas

and collect a small sample of soil,

e colherem uma amostra do solo,

que depois nos enviaram para o nosso laboratório em Zurique

which they then shipped back to our lab in Zurich

so we could extract and sequence DNA,

para podermos extrair o ADN e sequenciá-lo,

which allowed us to understand which microorganisms,

o que nos permitiu perceber quais os micro-organismos

e, em particular, os fungos,

and particularly fungi,

live in each of these forests.

que vivem em cada uma dessas florestas.

And then finally, we used statistics and machine learning

Por fim, usámos a estatística e aprendizagem de máquinas

para relacionar os micro-organismos que vivem numa floresta

to relate which microorganisms live in a forest

to a really important forest health metric:

com uma métrica de saúde florestal importante:

tree growth rate

o ritmo de crescimento da árvore

and carbon-capture rate aboveground.

e o seu ritmo de captação de carbono acima do solo.

Now, once we controlled for the environmental drivers of tree growth --

Depois de controlarmos os fatores ambientais do crescimento da árvore

so how warm and wet each of these places is,

— qual o grau de calor e de humidade de cada um desses locais,

as well as other variables we know control background site fertility --

assim como outras variáveis que sabemos que controlam a fertilidade do local —

we discovered that particularly which fungi colonize

descobrimos que o tipo de fungos que colonizam

the roots of these trees

as raízes dessas árvores

is linked to threefold variation in how fast these trees grow,

está ligado à tripla variação da velocidade a que essas árvores crescem,

how fast they remove carbon dioxide from the atmosphere.

e à rapidez com que removem o dióxido de carbono da atmosfera.

So put another way,

Dito de outra forma,

essas correlações implicam que podemos ter dois tipos de pinhais,

these correlations imply that you could have two pine forests,

sitting side by side,

lado a lado,

experiencing the same climate, growing in the same soils.

que vivem sob o mesmo clima, crescem no mesmo solo.

But if one of them was colonized

Mas, se um deles for colonizado

by the right community of fungi on its roots,

pela comunidade correta de fungos nas suas raízes,

it could be growing up to three times as fast as that adjacent forest.

pode crescer três vezes mais depressa do que o pinhal adjacente.

And furthermore, these patterns were not driven

Mais ainda, estes padrões não são influenciados

by the presence of particularly high-performing species or strains,

pela presença de espécies ou estirpes de alto rendimento.

but instead, they were driven by biodiverse and completely different

Pelo contrário, são influenciados por comunidades de fungos

communities of fungi.

totalmente diferentes.

And so these fungal signatures are super exciting to us

Assim, estas assinaturas fúngicas deixam-nos muito interessados

because they imply an opportunity to manage,

porque implicam uma oportunidade de gerir,

and in many cases, actually rewild the forest fungal microbiome.

e, em muitos casos, recuperar o microbioma fúngico da floresta.

So, for example, can we reintroduce fungal biodiversity

Por exemplo, será que podemos reintroduzir a biodiversidade fúngica

into a managed timber forestry landscape?

numa floresta madeireira explorada?

And in the process, can we make those trees grow faster?

Será que, assim, as árvores crescerão mais depressa?

Can we make them capture more carbon in their tree stems and in their soils?

Será que capturam mais carbono nos seus troncos e no solo?

Can we rewild the soil and combat climate change?

Será que podemos refazer o solo e combater a alteração climática?

And these aren't just rhetorical questions --

Estas perguntas não são retóricas,

we've actually started doing this.

já começámos a fazer isto.

So this is one of our field trials in Wales, in the United Kingdom.

Este é um dos nossos testes de campo em Gales, no Reino Unido.

It’s run in collaboration with the charity there

É feito em colaboração com a organização de beneficência

called the Carbon Community.

chamada Carbon Community.

It’s 28 acres, or 11 hectares,

Tem 11 hectares,

and it's set up as a block-randomized controlled trial.

e está configurado como um teste de blocagem controlada.

This is analogous to how you would run a drug trial,

Isto é análogo à forma como se testam medicamentos

but in this case, it's for trees instead of people.

mas, neste caso, os sujeitos são as árvores em vez de pessoas.

And here, we do a pretty straightforward experiment.

Fazemos uma experiência muito simples.

We either plant trees, business as usual --

Ou plantamos árvores, da forma habitual

which is just direct planting of seedlings into the ground --

— ou seja, plantando diretamente as plântulas no terreno —

or we plant trees, and at the moment of planting,

ou plantamos árvores e, na altura da plantação,

we add a small handful of soil.

juntamos uma pequena porção de solo.

But it's not just any soil.

Mas não se trata de um solo qualquer.

It's soil sourced from a forest

É solo retirado duma floresta

our analyses have identified as harboring potentially high-performing fungi.

que as nossas análises identificaram como contendo fungos de alto rendimento.

So since we reintroduced microbial biodiversity

Como reintroduzimos biodiversidade microbiana

into some of these sites,

nalguns desses locais,

we've observed that where we actually did that,

observámos que, nos locais onde fizemos isso,

we've been able to accelerate tree growth and carbon capture in tree stems

pudemos acelerar o crescimento das árvores

e a captura do carbono nos troncos das árvores

by 30 to 70 percent, depending on the tree species.

em 30 a 70%, consoante as espécies das árvores.

Or put another way --

Ou, dito de outra forma,

where we manipulated and rewilded the invisible microbiology of this place,

quando manipulámos e revivificámos a microbiologia invisível de um local,

we’ve begun to change how that entire place works.

começámos a mudar a forma como todo o local funciona.

Now it's important to emphasize

É importante realçar

that we're really excited about these findings,

que ficámos muito entusiasmados com estas descobertas,

but we also understand they're still early.

mas também percebemos que ainda é muito cedo.

Queremos ver muitos mais testes de campo, em grande escala,

We want to see many more large-scale field trials

and many more locations with many more years of data.

e muitos mais locais com muitos mais anos de dados.

However, beyond just these carbon and climate outcomes,

Contudo, para além destes resultados sobre carbono e clima,

I think the most exciting thing here

penso que o mais interessante aqui

is that we can actually do this with wild and native and biodiverse

é que podemos fazer isto com combinações de micro-organismos

selvagens e nativos ricos em biodiversidade.

combinations of microorganisms.

And while we pointed this approach at forestry,

E, embora estejamos a dirigir esta abordagem para a floresta,

in principle, this kind of science has the potential to generalize

em princípio, este tipo de ciência tem potencial

para se alargar a todas as nossas paisagens trabalhadas.

to all of our managed landscapes.

We can begin asking questions like,

Podemos começar a levantar questões, como:

"What does a healthy agricultural microbiome look like?"

“Como é um microbioma agrícola saudável?”

Thinking across both food and forest agriculture.

Pensando tanto na agricultura de alimentos como da floresta.

And there's reason to think a biodiversity-first approach

Há razões para pensar que uma abordagem pela biodiversidade

may be particularly powerful here.

pode ser especialmente poderosa aqui.

And that’s because the history of agriculture

Isso porque a história da agricultura

tem sido um exercício de reducionismo.

has been an exercise in reductionism.

We've identified high-performing plant species,

Identificámos espécies de plantas de alto rendimento

and then strains,

e depois estirpes,

and then we’ve selectively bred them,

a seguir reproduzimo-las seletivamente

and now we genetically modify them.

e agora modificamo-las geneticamente.

And finally, we plant those organisms out in vast monocultures.

Por fim, plantamos esses organismos em amplas monoculturas.

So a single plant species as far as you can see.

Portanto, uma única espécie de plantas, tanto quanto podemos ver.

And to be clear,

Para ser claro,

this has produced very productive agroecosystems.

isto tem provocado agrossistemas muito produtivos.

But it's also produced ecosystems

Mas também produziu ecossistemas

we’re coming to understand are remarkably fragile.

que começamos a descobrir que são extremamente frágeis.

Sistemas cada vez mais sensíveis a períodos de climas extremos,

Systems increasingly sensitive to extreme climate events,

novel pathogens.

a agentes patogénicos novos,

Systems incredibly reliant on chemical inputs,

sistemas extremamente dependentes dos contributos químicos.

we're coming to understand have really serious externalities.

Estamos a começar a perceber que temos externalidades graves.

Nós hoje temos os dados, ferramentas informáticas

So we now have the data, computational tools

e a teoria ecológica para começar a enveredar por outra via,

and the ecological theory to start going the other way,

to lean into biodiversity and complexity.

virar-nos para a biodiversidade e a complexidade.

And once we do, the question really becomes,

Quando o fizermos, coloca-se a questão

by rewilding our soils,

de, se revivificarmos os nossos solos,

podemos fazer dos alimentos e das florestas

can we make our managed food and forest landscapes

reservoirs of belowground biodiversity?

reservatórios da biodiversidade subterrânea.

And in the process,

Neste processo,

can we enhance yields and carbon capture

será que podemos aumentar as colheitas e a captura do carbono

and all the other services we ask of these ecosystems?

e todos os outros serviços que pedimos a estes ecossistemas?

I think there's a lot of reason to be incredibly hopeful here.

Penso que há muitas razões para termos esperança.

And I think we also shouldn't be so surprised

Penso que também não devemos ficar surpreendidos

that these microscopic organisms have the potential

por estes organismos microscópicos terem o potencial

for such enormous, ecosystem-scale effects.

para efeitos tão grandes, à escala do ecossistema.

Isso porque já há muito que sabemos

And that’s because we’ve known now, really for a long time,

that forests are fungi.

que as florestas são fungos.

São comunidades de uma enorme biodiversidade

And they’re incredibly biodiverse communities of bacteria and archaea

de bactérias, de arqueias e de protistas

and protists and microscopic soil animals and viruses.

e de animais e de vírus microscópicos do solo.

Soil is the literal foundation of terrestrial ecosystems,

O solo é literalmente a base dos ecossistemas terrestres

and the microbial life that inhabits soil

e a vida microbiana que habita o solo

represents some of the most complex and biodiverse

representa algumas das comunidades de vida na Terra

communities of life on Earth.

mais complexas e de maior biodiversidade.

For the first time,

Pela primeira vez,

DNA sequencing is turning the lights on belowground.

a sequenciação do ADN está a iluminar o solo subterrâneo.

It’s allowing us to see these organisms in unprecedented detail

Está a permitir-nos ver estes organismos com um pormenor sem precedentes

and at unprecedented scales.

e a uma escala sem precedentes.

Imagine studying plant biology,

Imaginem estudar a biologia das plantas

mas nunca sabermos que estamos a olhar para uma sequoia

but you never really knew if you're looking at a sequoia tree

or a sphagnum moss.

ou para um musgo Sphagnum.

And then, all of a sudden, you did.

E depois, de repente, sabemos.

That's what's happening right now in global environmental microbiology.

É o que acontece neste momento na microbiologia ambiental.

And so we should expect this revolution

Por isso, devemos esperar que esta revolução

in our understanding of these microscopic organisms,

na nossa compreensão destes organismos microscópicos,

and particularly fungi,

em especial dos fungos,

to transform how we understand and how we manage our ecosystems

transforme a forma como entendemos e como gerimos os nossos ecossistemas

in a foundational way.

de forma fundamental.

Obrigado.

Thank you.

(Cheers and applause)

(Vivas e aplausos)