Abbiamo sentito le previsioni su come le emissioni di gas serra determineranno cambiamenti nelle temperature e nelle precipitazioni che le persone sperimentano. Ma come questi cambiamenti influenzano le foreste del mondo ha anche ampie implicazioni per il futuro.

Gli inverni più caldi e quindi le stagioni di crescita più lunghe potrebbero far crescere gli alberi più velocemente? In tal caso, una crescita degli alberi forse più veloce potrebbe rallentare il ritmo dei cambiamenti climatici, dal momento che gli alberi aspirano il carbonio dall'aria man mano che crescono.

O forse estati più calde significheranno più condizioni simili alla siccità, ostacolando così la capacità di crescita degli alberi e quindi il deterioramento delle nostre foreste.

In un carta recente, i miei colleghi e io abbiamo deciso di creare una mappa su come il cambiamento climatico potrebbe influenzare la crescita degli alberi in tutto il continente del Nord America. Per fare questo, abbiamo scavato nei record storici della crescita degli alberi nel periodo 1900-1950 raccolti da molti ecologisti del campo dedicati nel corso dei decenni e depositati nel Banca dati anello ad albero internazionale.

Ciò che abbiamo scoperto è che la vita quotidiana degli alberi in gran parte del Nord America diventerà più impegnativa, nonostante il potenziale beneficio che le concentrazioni crescenti di anidride carbonica potrebbero avere per gli alberi. Ciò è contrario alle speranze di alcuni scienziati sul fatto che i cambiamenti climatici andranno a beneficio delle foreste della latitudine settentrionale.

Come gli alberi rispondono al clima

Il primo ostacolo nel prevedere la futura crescita degli alberi è capire come gli alberi di diversi ecosistemi rispondono alle fluttuazioni climatiche.

Potresti immaginare che nelle fredde foreste del nord, un po 'di calore potrebbe aiutare gli alberi a crescere, mentre più calore nel deserto a sud-ovest è probabilmente l'ultima cosa che gli alberi ci vogliono. Questa osservazione ha motivato i precedenti scienziati a formulare un "greening boreale" ipotesi - il riscaldamento globale farà sì che le foreste boreali settentrionali crescano più velocemente e contribuiscano a mitigare i cambiamenti climatici.

Abbiamo utilizzato i dati storici degli anelli degli alberi per mappare la relazione tra clima regionale e crescita degli alberi. Abbinando ciascun anello di crescita ai modelli meteorologici dell'anno corrispondente, possiamo avere un'idea di come gli alberi rispondono alle fluttuazioni climatiche. Ad esempio, abbiamo visto che le temperature di giugno superiori alla media hanno causato una crescita degli alberi più veloce in luoghi con climi simili a Fairbanks, in Alaska, ma una crescita più lenta nei climi di Phoenix.

Mentre il clima cambia, potremmo aspettarci che cambi anche la risposta degli alberi. Ad esempio, a Fairbanks, i nostri modelli in realtà prevedono che, in futuro, le temperature di giugno superiori alla media saranno negative per la crescita degli alberi lì, che è opposta alla relazione storica. Perché? Fairbanks si scalda così tanto che si sposta in una nuova zona climatica in cui il riscaldamento aggiuntivo è ora un danno. Altri ricercatori hanno effettivamente iniziato a vedere questo turno si verificano sul terreno in Alaska.

Una volta che caratterizziamo come gli alberi rispondono ai cambiamenti climatici in tutto il continente, possiamo usare le previsioni delle Nazioni Unite Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC) per prevedere il corrispondente cambiamento nella crescita degli alberi in tutto il continente. Per ogni pixel sulla nostra mappa del Nord America, abbiamo proiettato come le foreste cambieranno in base a entrambe le serie di informazioni: la relazione clima-crescita che abbiamo stabilito attraverso l'analisi della struttura ad albero e i cambiamenti previsti nel clima nel continente.

Fertilizzazione del carbonio

C'è ancora una ruga in questo puzzle che abbiamo esaminato. Il cambiamento climatico è guidato in gran parte da un accumulo di anidride carbonica addizionale, e le piante usano il biossido di carbonio per fotosintetizzare. Proprio come respiriamo ossigeno per vivere, le piante respirano anidride carbonica per vivere. Pertanto, una maggiore quantità di anidride carbonica potrebbe accelerare direttamente la crescita degli alberi. Questo è noto come "la fecondazione di carbonio"Perché è come aggiungere fertilizzante alle piante attraverso l'aria per aiutarle a crescere.

Gli scienziati lo sono profondamente diviso se la fertilizzazione del carbonio di questo tipo causerà effettivamente aumenti della crescita e, in caso affermativo, quanto. Nel nostro documento, non abbiamo cercato di risolvere questo dibattito. Invece, abbiamo incluso solo diverse possibilità per la forza della fertilizzazione del carbonio.

Per simulare la fertilizzazione del carbonio, abbiamo usato un piccolo e semplice trucco suggerito dal prof Graham Farquhar di Australian National University. Il trucco si basa sul fatto che mentre le piante respirano nel diossido di carbonio, l'acqua fuoriesce. Pensa ai pori sulle foglie come piccole bocche che si aprono e si chiudono per respirare. Più le piante hanno bisogno di aprire la bocca per respirare, più l'acqua fuoriesce. Quindi le piante cercano di tenere le loro bocche il più chiuse possibile.

Se le concentrazioni di anidride carbonica che galleggiano nell'aria sono molto alte, le piante hanno bisogno di aprire le loro bocche solo un po 'per un piccolo sorso d'aria senza perdere molta acqua. Così, mentre concimiamo le piante con il carbonio nell'aria, questo diminuisce direttamente la quantità di acqua che le piante sono in grado di trattenere - con più CO2, i pori delle foglie assorbiranno il gas in modo più efficiente e nel processo perdono meno acqua.

Invece di provare a simulare più carbonio libero che galleggia nell'aria, possiamo semplicemente fingere che le piante ricevano più acqua piovana. L'effetto finale sulla crescita dovrebbe essere essenzialmente lo stesso, poiché l'assorbimento di carbonio e la ritenzione idrica sono direttamente collegati.

Nei deserti dove l'acqua è un bene e le piante sono altamente motivate a tenere la bocca chiusa, una piccola concimazione di carbonio (o una piccola pioggia in più) dovrebbe fare molto per aiutare le piante a crescere. Al contrario, nelle foreste pluviali dove le piante possono mantenere le loro bocche spalancate con un piccolo costo, la fertilizzazione del carbonio (o la pioggia extra) potrebbe non fare molto per aiutare le piante.

Nel nostro studio, abbiamo simulato la fertilizzazione del carbonio aggiungendo semplicemente ulteriori precipitazioni future nei nostri modelli. Per soddisfare quegli scienziati che credono fermamente che la fertilizzazione del carbonio andrà a picco, in alcune simulazioni abbiamo aggiunto acqua in più in proporzione alla quantità di carbonio in eccesso che si prevede venga rilasciata nell'atmosfera. Per soddisfare gli scienziati che dicono "no" che non credono che l'effetto di fertilizzazione del carbonio si verificherà, abbiamo anche eseguito simulazioni senza alcun aumento di acqua. E abbiamo eseguito simulazioni a tutti i livelli in mezzo.

Le previsioni dei nostri modelli

Alla fine della giornata, le nostre mappe di come la crescita degli alberi potrebbe rispondere ai cambiamenti climatici sono allarmanti.

In gran parte delle regioni occidentali e centrali del continente, assistiamo a massicce diminuzioni dei tassi di crescita degli alberi, con alberi che crescono fino al 75 per cento più lenti entro la seconda metà di questo secolo. Tuttavia, in alcune aree vicine alle coste del continente, come il Pacifico nord-occidentale, il Canada occidentale e gli Stati Uniti sudorientali, abbiamo assistito ad alcuni aumenti locali dei tassi di crescita degli alberi.

In media, senza l'effetto di fertilizzazione del carbonio, i nostri modelli proiettano tassi di crescita in tutto il continente a scendere di quasi il 20 per cento nel peggiore scenario dei cambiamenti climatici messo in atto dall'IPCC (questo scenario ha 6 gradi Celsius delle previsioni di riscaldamento in tutto il continente) .

Abbiamo scoperto che ci sarebbe voluto un grande effetto di concimazione del carbonio (irrealisticamente grande, secondo l'opinione di molti dei nostri coautori dello studio) per compensare questo rallentamento. E in gran parte del continente, i nostri modelli hanno proiettato tassi di crescita più lenti, indipendentemente dall'entità dell'effetto di fertilizzazione del carbonio.

Inoltre, nelle nostre simulazioni non abbiamo riscontrato un forte aumento dei tassi di crescita della foresta del nord freddo. Quindi, in media, non abbiamo visto "l'inverdimento boreale". Se mai, abbiamo visto un rallentamento di queste foreste. Ciò è in gran parte determinato dal cambiamento nel modo in cui gli alberi rispondono ai climi in luoghi come Fairbanks.

Cosa significa

L'implicazione della nostra analisi è che le foreste non sembrano in grado di salvarci dai cambiamenti climatici.

I nostri modelli suggeriscono che la maggior parte delle nostre foreste crescerà più lentamente in futuro. Ciò, naturalmente, avrà un impatto diretto su tutti i modi in cui noi e le altre specie facciamo affidamento sugli alberi. Ma tornerà anche al cambiamento climatico stesso. Poiché il riscaldamento globale fa sì che gli alberi assorbano meno carbonio, ci sarà più carbonio nell'aria per causare un riscaldamento più veloce, creando così un ciclo di accelerazione.

Inoltre, molti anni di cattiva crescita negli alberi probabilmente esauriranno le risorse di cui hanno bisogno per sopravvivere, rendendole suscettibili a gravi siccità o insorgenze di insetti. Ciò potrebbe significare che ciò che proiettiamo come una crescita più lenta potrebbe tradursi in una morte di alberi diffusa. In altre parole, l'immagine della foresta potrebbe essere ancora più cupa di quanto suggeriscono i nostri modelli.

Nei nostri modelli, non teniamo conto del modo in cui le foreste cambiano a causa di cambiamenti nelle pratiche di registrazione o nella gestione delle foreste. In molte aree, le foreste si riproducono più velocemente semplicemente perché abbiamo interrotto la registrazione di recente. Tali fattori dovrebbero essere considerati come un altro livello da aggiungere in cima alle nostre proiezioni.

Questo studio, come qualsiasi altro nel suo genere, è davvero la nostra migliore ipotesi per avvicinarci al futuro. Penso a tali previsioni non come previsioni difficili e veloci su ciò che accadrà, ma come possibilità ragionevoli. Ci sono così tante incognite coinvolte, incluso il fatto che i climi futuri saranno probabilmente molto diversi da quelli che abbiamo visto in passato.

E ovviamente la più grande incognita è quanta forza di volontà la nostra comunità umana porterà alla causa del blocco delle emissioni di gas serra.

Circa l'autore

Noah Charney, Postdoctoral Research Associate of Ecology and Evolutionary Biology, University of Arizona

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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