Allarme Rosso al Nord: Il Legame Vitale tra Carbonio e Acqua si Sta Spezzando!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una scoperta un po’ preoccupante che abbiamo fatto studiando gli ecosistemi lassù, nell’emisfero nord. Sapete, le piante sono delle macchine incredibili: prendono l’anidride carbonica (CO₂) dall’aria per crescere (questo processo lo chiamiamo Produzione Primaria Lorda o GPP) e nel farlo rilasciano vapore acqueo nell’atmosfera attraverso la traspirazione (un processo chiave nell’evapotraspirazione totale, o ET). Questi due cicli, quello del carbonio e quello dell’acqua, sono da sempre legati a doppio filo, come due ballerini che si muovono in perfetta sincronia.

Un Legame Fondamentale

Questa sincronia, che noi scienziati chiamiamo accoppiamento carbonio-acqua (CWC), è super importante. Immaginatevela come l’indicatore di salute di un ecosistema: quando GPP ed ET sono ben correlati, significa che l’ecosistema sta usando l’acqua in modo efficiente per catturare carbonio. Questo non solo fa bene all’ecosistema stesso, ma aiuta anche a regolare il clima! Come? Beh, l’evapotraspirazione raffredda la superficie terrestre (un po’ come quando sudiamo noi) e aumenta l’umidità nell’aria, favorendo potenzialmente le piogge. Un CWC forte è sinonimo di un ecosistema in equilibrio, capace di darci una mano contro i cambiamenti climatici.

La Scoperta: Qualcosa si è Rotto

E qui arriva la notizia meno bella. Analizzando dati raccolti negli ultimi vent’anni, sia da stazioni a terra (le cosiddette torri a covarianza parassita, o eddy covariance) sia da satelliti che osservano la Terra dallo spazio, abbiamo notato una tendenza chiara e preoccupante: questo legame tra GPP ed ET si sta indebolendo. La correlazione tra i due processi sta diminuendo in modo significativo in gran parte degli ecosistemi dell’emisfero nord.

Abbiamo usato dati da 80 siti sparsi nell’emisfero nord (FLUXNET) per il periodo 2001-2014. In media, la correlazione è scesa parecchio, circa del 21% tra l’inizio e la fine del periodo studiato! Certo, ci sono differenze tra i vari tipi di ecosistema (foreste, praterie, coltivazioni…), ma la tendenza generale al ribasso è evidente quasi ovunque.

Per avere un quadro più ampio, abbiamo poi usato dati satellitari (coprendo il periodo 2001-2018) che ci permettono di “vedere” l’intero emisfero nord. Combinando diverse stime di GPP (ottenute con modelli come EC-LUE, VPM, MODIS, PML) ed ET (GLEAM, MODIS, PML), il risultato è stato confermato: una diminuzione significativa della correlazione GPP-ET, specialmente nelle alte latitudini e in alcune zone a medie e basse latitudini. In media, con i dati satellitari, la correlazione è scesa dell’11% tra i primi e gli ultimi 5 anni del periodo. Abbiamo anche usato altri indicatori della “verdura” e dell’attività delle piante (come LAI, EVI, NDVI e persino la fluorescenza indotta dal sole, SIF) al posto del GPP, e anche in questi casi la correlazione con l’ET mostra una tendenza al ribasso. Insomma, i segnali puntano tutti nella stessa direzione: la danza tra carbonio e acqua sta perdendo il ritmo.

Il Principale Indiziato: Troppa CO₂

Ma perché sta succedendo? Chi o cosa sta rovinando questa perfetta sincronia? Abbiamo fatto un po’ di analisi statistiche per capirlo, mettendo in relazione l’indebolimento del CWC con vari fattori ambientali: temperatura, pioggia, radiazione solare e, ovviamente, la concentrazione di CO₂ nell’atmosfera, che come sapete sta aumentando a causa delle attività umane.

Ebbene, il colpevole numero uno sembra essere proprio l’aumento della CO₂. Sembra un paradosso, no? Più CO₂ dovrebbe far crescere meglio le piante (più GPP). Vero, ma c’è un “ma”. Con più CO₂ nell’aria, le piante diventano più “parsimoniose” con l’acqua. I loro stomi, i piccoli pori sulle foglie attraverso cui respirano e traspirano, tendono a chiudersi un po’ di più. Questo riduce la traspirazione (e quindi l’ET) rispetto all’aumento della fotosintesi (GPP). In pratica, la CO₂ spinge GPP ed ET in direzioni diverse o comunque li fa muovere in modo meno coordinato, indebolendo la loro correlazione. Pensateci: se la pianta assorbe più carbonio ma rilascia proporzionalmente meno acqua, il loro legame si allenta.

Certo, anche gli altri fattori climatici (temperatura, precipitazioni, radiazione solare) giocano un ruolo, ma sembrano essere secondari rispetto all’effetto dominante della CO₂. Ad esempio, temperature più alte possono aumentare sia GPP che ET, ma l’effetto netto sul CWC dipende molto dalla disponibilità d’acqua e da altri fattori specifici della regione.

I Modelli Climatici Fanno Cilecca?

Qui arriva un’altra nota dolente. Abbiamo confrontato le nostre osservazioni con le simulazioni di 13 modelli climatici e di vegetazione molto usati (quelli del progetto TRENDY). Sorpresa (non troppo piacevole): la maggior parte di questi modelli non riesce a riprodurre l’indebolimento del CWC che noi osserviamo nella realtà! Anzi, alcuni modelli prevedono addirittura un aumento della correlazione.

Perché questa discrepanza? Sembra che il problema principale sia proprio come i modelli simulano la risposta delle piante, e in particolare degli stomi, all’aumento della CO₂. Le equazioni usate per descrivere l’apertura e la chiusura degli stomi (come le famose formule di Ball-Berry o Medlyn) potrebbero non catturare appieno la complessità di questa risposta nel mondo reale, sottostimando l’effetto “disaccoppiante” della CO₂. Questo è un campanello d’allarme importante: se i modelli non colgono bene questo fenomeno, le loro previsioni future sull’interazione tra ecosistemi e clima potrebbero essere meno accurate di quanto pensiamo.

Perché Dovrebbe Importarci? Le Conseguenze

Ok, GPP ed ET sono meno sincronizzati. E allora? Beh, le implicazioni sono piuttosto serie.

• Regolazione Climatica Compromessa: Se gli ecosistemi traspirano meno acqua in relazione al carbonio che assorbono, il loro effetto rinfrescante sulla superficie terrestre diminuisce. Meno umidità viene rilasciata nell’aria, il che potrebbe alterare i pattern di pioggia e rendere le regioni più suscettibili a siccità e ondate di calore.
• Ecosistemi Più Vulnerabili: Questo disaccoppiamento potrebbe rendere gli ecosistemi meno resilienti agli stress climatici. Perdendo parte della loro capacità di regolare il microclima locale, diventano più esposti agli eventi estremi.
• Ciclo dell’Acqua Alterato: Cambiamenti nell’ET su vasta scala influenzano la disponibilità di acqua dolce, con possibili ripercussioni sull’agricoltura e sulle risorse idriche per le popolazioni.
• Incertezza sui “Pozzi di Carbonio”: Le strategie globali per combattere il cambiamento climatico fanno molto affidamento sulla capacità delle foreste e degli altri ecosistemi di assorbire CO₂. Ma se il loro funzionamento interno sta cambiando in modi che non comprendiamo appieno (e che i modelli non prevedono), diventa più difficile fare previsioni affidabili sulla loro futura capacità di sequestrare carbonio. Questo indebolimento del CWC aggiunge un ulteriore elemento di incertezza.

In pratica, questo fenomeno suggerisce che gli ecosistemi stanno “rimodellando” il loro equilibrio idrologico ed ecologico in risposta all’aumento della CO₂, con conseguenze che potrebbero amplificare gli impatti del cambiamento climatico.

Cosa Possiamo Fare?

Questa scoperta sottolinea l’urgenza di migliorare i nostri modelli climatici e di vegetazione. Dobbiamo riuscire a simulare meglio come le piante rispondono fisiologicamente all’aumento della CO₂ e come questo interagisce con gli altri fattori climatici. È fondamentale per poter fare previsioni più accurate sul futuro del nostro pianeta.

Inoltre, dobbiamo continuare a monitorare attentamente questi processi, usando sia dati da terra che satellitari, per capire meglio le variazioni regionali e le dinamiche a lungo termine.

Insomma, il legame tra carbonio e acqua negli ecosistemi del nord sta cambiando, e la CO₂ sembra essere la protagonista di questa trasformazione. È un segnale che non possiamo ignorare, un altro pezzo del complesso puzzle del cambiamento climatico che ci ricorda quanto siano profonde e interconnesse le alterazioni che stiamo inducendo sul nostro pianeta.

Fonte: Springer