Siamo in guai più grandi di quanto pensassimo: molte foreste potrebbero presto rilasciare più carbonio di quanto ne assorbono
Nei prossimi 20-30 anni, la Terra raggiungerà il punto di svolta della temperatura per le foreste
[15 Gennaio 2021]
Negli anni ’80 e fino agli anni ’90, molti scienziati pensavano che le foreste potessero essere più resistenti di quanto si sono rivelate. I modelli climatici suggerivano che un aumento della CO2 avrebbe favorito la fotosintesi e la crescita globale delle piante, fenomneno che a volte veniva descritto come “l’inverdimento del pianeta”, ma secondo il nuovo studio “How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere?”, pubblicato su Science Advances da ricercatori statunitensi della Northern Arizona University (Nau) e del Woodwell Climate Research Center e neozelandesi dell’università di Waikato e di Manaaki Whenua−Landcare, «Con l’attuale tasso di riscaldamento, la capacità della Terra di assorbire quasi un terzo delle emissioni di carbonio causate dall’uomo attraverso le piante potrebbe essere dimezzata entro i prossimi due decenni».
Utilizzando più di 20 anni di dati della rete osservativa Fluxnet dei principali biomi in tutto il mondo, il team ha identificato un punto di non ritorno delle temperatura oltre il quale la capacità delle piante di catturare e immagazzinare il carbonio atmosferico, un effetto cumulativo chiamato ” land carbon sink”, diminuisce con l’aumento delle temperature.
Alla NAU ricordano che «La biosfera terrestre – l’attività delle piante terrestri e dei microbi del suolo – svolge gran parte del “respiro” della Terra, scambiando anidride carbonica e ossigeno. Gli ecosistemi di tutto il mondo assorbono l’anidride carbonica attraverso la fotosintesi e la rilasciano nell’atmosfera attraverso la respirazione di microbi e piante. Negli ultimi decenni, la biosfera ha generalmente assorbito più carbonio di quanto ne ha rilasciato, mitigando il cambiamento climatico».
Ma, dato che in tutto al mondo si continuano a registrare in sempre più aree delle temperature record, tutto questo potrebbe non continuare: i ricercatori statunitensi e neozelandesi hanno rilevato una soglia della temperatura oltre la quale l’assorbimento di carbonio da parte delle piante rallenta e il rilascio di carbonio accelera.
La principale autrice dello studio, Katharyn Duffy della School of informatics, computing and cyber systems e del Center for ecosystem science and society della Nau, ha notato un forte calo della fotosintesi al di sopra di questa soglia di temperatura in quasi tutti i biomi in tutto il mondo, anche dopo aver rimosso altri effetti come l’acqua e la luce solare e sottolinea che «La Terra ha una febbre in costante aumento e, proprio come il corpo umano, sappiamo che ogni processo biologico ha una gamma di temperature in cui si comporta in modo ottimale e quelle al di sopra delle quali la funzione si deteriora. Quindi, ci siamo chiesti: quanto possono resistere le piante?»
Secondo uno degli autori dello studio, Louis Schippers del Manaaki Whenua−Landcare Research, «La ricerca dimostra quanto il riscaldamento globale stia influenzando gli ecosistemi. Il riscaldamento globale sta cambiando il clima così velocemente che non ci sarà una “nuova normalità” stabile per il prossimo futuro. E se le foreste iniziano a espirare più CO2 di quella che assorbono, siamo nei guai più grandi di quanto pensassimo. Il tempo che gli ecosistemi ci hanno fatto guadagnare, quando avremmo dovuto fare qualcosa per ridurre le emissioni di gas serra, lo abbiamo sprecato. Tutti i nostri dati mostrano che [il riscaldamento globale] dobbiamo fermarlo ora. Quanto cattivo vogliamo che diventi? Questa è la nostra sfida e scelta».
Schipper ha raccontato di essersi messo in contatto alcuni anni fa con la DuffY, durante una conferenza scientifica nella quale hanno confrontato le loro note sulla fisiologia vegetale: «Le cose che stava mostrando erano notevoli. Ha esaminato i cambiamenti della CO2 in risposta alle diverse variabili, come l’umidità, la temperatura e la luce, e ha sviluppato una tecnica per aumentare la sensibilità alla temperatura. Questo ha dimostrato come la temperatura limiti la fotosintesi, ma non la traspirazione di CO2»
Il nuovo studio pubblicato su Science Advances è il primo a rilevare una soglia di temperatura per la fotosintesi da dati osservativi su scala globale e gli scienziati evidenziano che «Mentre le soglie di temperatura per la fotosintesi e la respirazione sono state studiate in laboratorio, i dati di Fluxnet forniscono una finestra su ciò che gli ecosistemi della Terra stanno effettivamente sperimentando e su come stanno rispondendo». La Duffy aggiunge: «Sappiamo che la temperatura ottimale per gli esseri umani si aggira intorno ai 37 gradi Celsius (98 gradi Fahrenheit), ma noi della comunità scientifica non sapevamo quali fossero quelle ottimali per la biosfera terrestre».
Per rispondere a questa domanda, il team della Nau ha collaborato con i ricercatori della Woodwell Climate e dell’università di Waikato che recentemente hanno sviluppato la MacroMolecular Rate Theory (MMRT), un nuovo approccio che si basa sui principi della termodinamica, e il MMRT ha permesso loro di generare le curve della temperatura per tutti i principali biomi e per la Terra. E purtroppo i risultati sono stati allarmanti.
I ricercatori hanno scoperto che «I “picchi” della temperatura per l’assorbimento del carbonio – 18 gradi C per le piante C3 più diffuse e 28 gradi C per le piante C4 – sono già stati superati in natura, ma non si è visto alcun controllo della temperatura sulla respirazione. Ciò significa che in molti biomi, il riscaldamento continuo causerà il declino della fotosintesi mentre i tassi di respirazione aumenteranno in modo esponenziale, spostando l’equilibrio degli ecosistemi dall’essere un pozzo di carbonio a diventare una fonte di carbonio e accelerando il cambiamento climatico».
La Duffy spiega ancora che «La Terra ha una febbre in costante crescita e, proprio come il corpo umano, sappiamo che ogni processo biologico ha una gamma di temperature alle quali si comporta in modo ottimale e quelle al di sopra delle quali la funzione si deteriora. I risultati mostrano quel limite per le piante» che nella maggior parte delle foreste temperate è di 18 gradi Celsius e nelle foreste tropicali di 28 gradi Celsius.
Per Schipper, «I risultati sono davvero spaventosi, e non solo per le foreste, soprattutto se si interseca quei grafici con le aree di produzione alimentare in regioni che non hanno la ricchezza o le infrastrutture per adattarsi».
Uno degli autori dello studio, George Koch del Center for ecosystem science and society della Nau, sottolinea che «I diversi tipi di piante variano nei dettagli delle loro risposte alla temperatura, ma tutti mostrano un calo della fotosintesi quando fa troppo caldo».
Attualmente, meno del 10% della biosfera terrestre sperimenta temperature oltre questo massimo fotosintetico. Ma, con l’attuale tasso di emissioni, fino a metà della biosfera terrestre potrebbe sperimentare temperature oltre quella soglia di produttività entro la metà del secolo e alcuni dei biomi più ricchi di carbonio del mondo, comprese le foreste pluviali tropicali in Amazzonia e nel sud-est asiatico e le foreste boreali della Russia e del Canada, saranno tra i primi a raggiungere questo punto critico.
Vic Arcus, un biologo dell’università di Waikato e coautore dello studio, conclude: «La cosa più sorprendente che la nostra analisi ha dimostrato è che la temperatura ottimale per la fotosintesi in tutti gli ecosistemi sia così bassa. In combinazione con l’aumento del tasso di respirazione dell’ecosistema con le temperature che abbiamo osservato, i nostri risultati suggeriscono che qualsiasi aumento della temperatura superiore a 18 gradi C è potenzialmente dannoso per il pozzo di carbonio terrestre. Senza frenare il riscaldamento per rimanere ai livelli stabiliti nell’Accordo sul clima di Parigi, il carbon sink del suolo non continuerà a compensare le nostre emissioni e a farci guadagnare tempo».