Una foresta pluviale tropicale in Sud America. Shutterstock / BorneoRimbawan

Una mattina del 2009, ero seduto su un autobus scricchiolante che si inerpicava su una montagna nel Costa Rica centrale, stordito dai fumi del diesel mentre stringevo le mie numerose valigie. Contenevano migliaia di provette e fiale per campioni, uno spazzolino da denti, un quaderno impermeabile e due cambi di vestiti.

Stavo andando Stazione Biologica La Selva, dove avrei trascorso diversi mesi a studiare la risposta della foresta pluviale umida e di pianura a siccità sempre più comuni. Su entrambi i lati della stretta autostrada, gli alberi sanguinavano nella nebbia come acquerelli sulla carta, dando l'impressione di un'infinita foresta primordiale bagnata dalle nuvole.

Mentre guardavo fuori dalla finestra l'imponente scenario, mi chiedevo come avrei potuto sperare di capire un paesaggio così complesso. Sapevo che migliaia di ricercatori in tutto il mondo erano alle prese con le stesse domande, cercando di capire il destino delle foreste tropicali in un mondo in rapida evoluzione.La nostra società chiede così tanto a questi fragili ecosistemi, che controllano la disponibilità di acqua dolce per milioni di persone e sono casa per due terzi della biodiversità terrestre del pianeta. E sempre di più, abbiamo posto una nuova richiesta a queste foreste - per salvarci dal cambiamento climatico causato dall'uomo.

Le piante assorbono CO2? dall'atmosfera, trasformandolo in foglie, legno e radici. Questo miracolo quotidiano ha stimolato spera che le piante – in particolare gli alberi tropicali a crescita rapida – possono agire come un freno naturale al cambiamento climatico, catturando gran parte della CO2? emessi dalla combustione di combustibili fossili. In tutto il mondo, governi, aziende ed enti di beneficenza per la conservazione si sono impegnati a conservare o piantare massiccio numero di alberi

Ma il fatto è che non ci sono abbastanza alberi per compensare le emissioni di carbonio della società - e non ci saranno mai. Recentemente ho condotto un recensioni della letteratura scientifica disponibile per valutare la quantità di carbonio che le foreste potrebbero assorbire in modo fattibile. Se massimizzassimo in modo assoluto la quantità di vegetazione che tutta la terra sulla Terra potrebbe contenere, sequestreremmo abbastanza carbonio per compensare circa dieci anni di emissioni di gas serra ai tassi attuali. Dopodiché, potrebbe esserci nessun ulteriore aumento della cattura del carbonio.

Eppure il destino della nostra specie è indissolubilmente legato alla sopravvivenza delle foreste e del biodiversità contengono. Affrettandoci a piantare milioni di alberi per la cattura del carbonio, potremmo inavvertitamente danneggiare proprio le proprietà delle foreste che le rendono così vitali per il nostro benessere? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo considerare non solo il modo in cui le piante assorbono la CO2, ma anche il modo in cui forniscono le solide basi verdi per gli ecosistemi terrestri.

Come le piante combattono il cambiamento climatico

Le piante convertono la CO2? gas in zuccheri semplici in un processo noto come fotosintesi. Questi zuccheri vengono quindi utilizzati per costruire i corpi viventi delle piante. Se il carbonio catturato finisce nel legno, può essere bloccato lontano dall'atmosfera per molti decenni. Quando le piante muoiono, i loro tessuti subiscono la decomposizione e vengono incorporati nel terreno.

Sebbene questo processo rilasci naturalmente CO? attraverso la respirazione (o respirazione) dei microbi che distruggono gli organismi morti, una parte del carbonio vegetale può rimanere sottoterra per decenni o addirittura secoli. Insieme, le piante terrestri e il suolo resistono 2,500 gigatonnellate di carbonio - circa tre volte di più di quanto si trattiene nell'atmosfera.

Poiché le piante (soprattutto gli alberi) sono ottimi depositi naturali di carbonio, è logico che l’aumento dell’abbondanza di piante in tutto il mondo possa ridurre la CO2 atmosferica? concentrazioni.

Le piante hanno bisogno di quattro ingredienti fondamentali per crescere: luce, CO2, acqua e sostanze nutritive (come azoto e fosforo, gli stessi elementi presenti nei fertilizzanti vegetali). Migliaia di scienziati in tutto il mondo studiano come varia la crescita delle piante in relazione a questi quattro ingredienti, al fine di prevedere come la vegetazione risponderà ai cambiamenti climatici.

Questo è un compito sorprendentemente impegnativo, dato che gli esseri umani stanno modificando contemporaneamente tanti aspetti dell'ambiente naturale riscaldando il globo, alterando i modelli di pioggia, tagliando ampi tratti di foresta in piccoli frammenti e introducendo specie aliene a cui non appartengono. Ci sono anche oltre 350,000 specie di piante da fiore sulla terra e ognuna risponde alle sfide ambientali in modi unici.

A causa dei modi complicati in cui si trovano gli esseri umani alterando il pianeta, c'è molto di scientifico dibattito sulla quantità precisa di carbonio che le piante possono assorbire dall'atmosfera. Ma i ricercatori sono unanimemente d'accordo sul fatto che gli ecosistemi terrestri hanno una capacità limitata di assorbire il carbonio.

Dove il carbonio è immagazzinato in una tipica foresta temperata nel Regno Unito. Ricerca forestale nel Regno Unito, CC BY

Se garantiamo che gli alberi abbiano abbastanza acqua da bere, le foreste diventeranno alte e rigogliose, creando tettoie ombrose che privano di luce gli alberi più piccoli. Se aumentiamo la concentrazione di CO? nell’aria, le piante lo assorbiranno avidamente – fino a quando non riusciranno più a estrarre abbastanza fertilizzante dal terreno per soddisfare i loro bisogni. Proprio come un fornaio che prepara una torta, le piante richiedono CO2, azoto e fosforo in rapporti particolari, seguendo una ricetta specifica per la vita.

Riconoscendo questi vincoli fondamentali, gli scienziati stimano che gli ecosistemi terrestri della terra possano contenere una quantità sufficiente di vegetazione aggiuntiva da assorbire nel mezzo 40 e 100 gigatonnellate di carbonio dall'atmosfera. Una volta raggiunta questa crescita aggiuntiva (un processo che richiederà diversi decenni), non vi è alcuna capacità per lo stoccaggio di carbonio aggiuntivo sulla terra.

Ma la nostra società attualmente sta riversando CO? nell'atmosfera a un tasso di dieci gigatonnellate di carbonio all'anno. I processi naturali faranno fatica a tenere il passo con il diluvio di gas serra generato dall'economia globale. Ad esempio, ho calcolato che un singolo passeggero su un volo di andata e ritorno da Melbourne a New York City emetterà circa il doppio carbonio (1600 kg C) come contenuto in un quercia albero mezzo metro di diametro (750 kg C).

Pericolo e promessa

Nonostante tutti questi vincoli fisici ben riconosciuti alla crescita delle piante, c'è un numero crescente di sforzi su larga scala per aumentare la copertura vegetale per mitigare l'emergenza climatica - una cosiddetta soluzione climatica "basata sulla natura". Il vasto maggioranza di questi sforzi concentrarsi sulla protezione o sull'espansione delle foreste, poiché gli alberi contengono molte volte più biomassa degli arbusti o delle erbe e rappresentano quindi un maggiore potenziale di cattura del carbonio.

Tuttavia, fondamentali malintesi sulla cattura del carbonio da parte degli ecosistemi terrestri possono avere conseguenze devastanti, con conseguenti perdite di biodiversità e un aumento della CO2? concentrazioni. Sembra un paradosso: come si può piantare alberi? impatto negativo l'ambiente?

La risposta sta nelle sottili complessità della cattura del carbonio negli ecosistemi naturali. Per evitare danni ambientali, dobbiamo astenerci dallo stabilire foreste a cui naturalmente non appartengono, evitare "incentivi perversi" per abbattere le foreste esistenti per piantare nuovi alberi e considerare come le piantine piantate oggi potrebbero andare nei prossimi decenni.

Prima di intraprendere qualsiasi espansione dell'habitat forestale, dobbiamo assicurarci che gli alberi siano piantati nel posto giusto perché non tutti gli ecosistemi sulla terra possono o dovrebbero sostenere gli alberi. Piantare alberi in ecosistemi normalmente dominati da altri tipi di vegetazione spesso fallisce per provocare il sequestro del carbonio a lungo termine.

Un esempio particolarmente illustrativo viene dallo scozzese torbiere - vaste aree di terreno dove la vegetazione bassa (principalmente muschi ed erbe) cresce in un terreno costantemente fradicio e umido. Poiché la decomposizione è molto lenta nei terreni acidi e impregnati d'acqua, le piante morte si accumulano per periodi di tempo molto lunghi, creando torba. Non è solo la vegetazione che viene preservata: le torbiere mummificano anche i cosiddetti "corpi di palude”- i resti quasi intatti di uomini e donne morti millenni fa. In effetti, le torbiere del Regno Unito contengono volte 20 più carbonio di quello che si trova nelle foreste della nazione.

Ma alla fine del XX secolo, alcune paludi scozzesi furono prosciugate per la piantumazione di alberi. L'essiccazione del terreno ha permesso alle piantine degli alberi di stabilirsi, ma ha anche accelerato il decadimento della torba. Ecologista Nina Friggens e i suoi colleghi dell'Università di Exeter stimato che la decomposizione della torba essiccata ha rilasciato più carbonio di quanto gli alberi in crescita potrebbero assorbire. Chiaramente, le torbiere possono salvaguardare al meglio il clima quando vengono lasciate a se stesse.

Lo stesso vale per le praterie e le savane, dove gli incendi sono una parte naturale del paesaggio e spesso bruciare alberi che sono piantati dove non appartengono. Questo principio si applica anche a Tundre artiche, dove la vegetazione autoctona è coperta dalla neve per tutto l'inverno, riflettendo la luce e il calore nello spazio. Piantare alberi alti e dalle foglie scure in queste aree può aumentare l'assorbimento di energia termica e portare al riscaldamento locale.

Ma anche piantare alberi negli habitat forestali può portare a risultati ambientali negativi. Dal punto di vista sia del sequestro del carbonio che della biodiversità, tutte le foreste non sono uguali: le foreste stabilite naturalmente contengono più specie di piante e animali rispetto alle foreste di piantagioni. Spesso contengono anche più carbonio. Ma le politiche volte a promuovere la piantumazione di alberi possono incentivare involontariamente la deforestazione di habitat naturali ben consolidati.

Un recente esempio di alto profilo riguarda il governo messicano Seminare la vita programma, che fornisce pagamenti diretti ai proprietari terrieri per la piantumazione di alberi. Il problema? Molti proprietari terrieri rurali abbattono foreste più vecchie e ben consolidate per piantare piantine. Questa decisione, sebbene abbastanza sensata dal punto di vista economico, ha comportato la perdita di decine di migliaia di ettari di foresta matura.

Questo esempio dimostra i rischi di una focalizzazione ristretta sugli alberi come macchine per l'assorbimento del carbonio. Molte organizzazioni ben intenzionate cercano di piantare alberi che crescono più velocemente, poiché ciò significa teoricamente un tasso più elevato di CO? “prelievo” dall’atmosfera.

Tuttavia, dal punto di vista climatico, ciò che conta non è quanto velocemente un albero può crescere, ma quanto carbonio contiene una volta maturo e per quanto tempo tale carbonio rimane nell’ecosistema. Man mano che una foresta invecchia, raggiunge quello che gli ecologisti chiamano uno “stato stazionario” – cioè quando la quantità di carbonio assorbita dagli alberi ogni anno è perfettamente bilanciata dalla CO2? rilasciato attraverso il respirazione delle piante se stessi e le migliaia di miliardi di microbi decompositori sottoterra.

Questo fenomeno ha portato all’errata percezione che le vecchie foreste non siano utili per la mitigazione del clima perché non crescono più rapidamente e non sequestrano ulteriore CO?. La “soluzione” sbagliata al problema è dare priorità alla piantumazione di alberi rispetto alla conservazione delle foreste già esistenti. Ciò è analogo allo svuotamento di una vasca da bagno in modo che il rubinetto possa essere aperto al massimo: il flusso d'acqua dal rubinetto è maggiore di prima, ma la capacità totale della vasca non è cambiata. Le foreste mature sono come vasche da bagno piene di carbonio. Stanno dando un contributo importante alla grande, ma limitata, quantità di carbonio che può essere imprigionata sulla terraferma, e c’è poco da guadagnare disturbandoli.

Che dire delle situazioni in cui le foreste a crescita rapida vengono abbattute ogni pochi decenni e ripiantate, con il legno estratto utilizzato per altri scopi di lotta contro il clima? Mentre il legno raccolto può essere un ottimo deposito di carbonio se finisce in prodotti di lunga durata (come case o altri edifici), sorprendentemente poco legname è utilizzato in questo modo.

Allo stesso modo, bruciare legna come fonte di biocarburante può avere un impatto positivo sul clima se questo riduce il consumo totale di combustibili fossili. Ma le foreste gestite come piantagioni di biocarburanti forniscono poco in termini di protezione biodiversità e qualche ricerca i vantaggi dei biocarburanti per il clima in primo luogo.

Fertilizzare un'intera foresta

Le stime scientifiche della cattura del carbonio negli ecosistemi terrestri dipendono da come questi sistemi rispondono alle crescenti sfide che dovranno affrontare nei prossimi decenni. Tutte le foreste sulla Terra, anche le più incontaminate, sono vulnerabili al riscaldamento, ai cambiamenti nelle precipitazioni, agli incendi e agli inquinanti sempre più gravi che si spostano attraverso le correnti atmosferiche della Terra.

Alcuni di questi inquinanti, tuttavia, contengono molto azoto (fertilizzante per piante) che potrebbe potenzialmente dare una spinta alla crescita della foresta globale. Producendo enormi quantità di prodotti chimici per l'agricoltura e bruciando combustibili fossili, gli esseri umani hanno ottenuto massicciamente è aumentato la quantità di azoto "reattivo" disponibile per l'uso della pianta. Una parte di questo azoto si dissolve nell'acqua piovana e raggiunge il suolo della foresta, dove può stimolare crescita degli alberi in alcune aree.

Da giovane ricercatore appena uscito dalla scuola di specializzazione, mi chiedevo se un tipo di ecosistema poco studiato, noto come stagionalmente secco foresta tropicale, potrebbe essere particolarmente sensibile a questo effetto. C'era solo un modo per scoprirlo: avrei dovuto fertilizzare un'intera foresta.

Lavorando con il mio consulente post-dottorato, l'ecologo Jennifer Poteri, e l'esperto botanico Daniel Pérez Avilez, ho delineato un'area della foresta grande circa quanto due campi da calcio e l'ho divisa in 16 lotti, che sono stati assegnati in modo casuale a diversi trattamenti con fertilizzanti. Per i successivi tre anni (2015-2017) gli appezzamenti sono diventati tra i frammenti di foresta più studiati sulla Terra. Abbiamo misurato la crescita di ogni singolo tronco d'albero con strumenti specializzati costruiti a mano chiamati dendrometri.

Abbiamo usato i cestini per raccogliere le foglie morte che cadevano dagli alberi e abbiamo installato dei sacchetti di rete nel terreno per tracciare la crescita delle radici, che sono state accuratamente lavate via dal terreno e pesate. L'aspetto più impegnativo dell'esperimento è stata l'applicazione dei fertilizzanti stessi, che ha avuto luogo tre volte l'anno. Indossando impermeabili e occhiali protettivi per proteggere la nostra pelle dalle sostanze chimiche caustiche, abbiamo trasportato gli spruzzatori montati sul retro nella fitta foresta, assicurandoci che i prodotti chimici fossero applicati uniformemente sul suolo della foresta mentre sudavamo sotto i nostri cappotti di gomma.

Sfortunatamente, il nostro equipaggiamento non forniva alcuna protezione contro le vespe arrabbiate, i cui nidi erano spesso nascosti tra rami sporgenti. Ma i nostri sforzi ne sono valsi la pena. Dopo tre anni, abbiamo potuto calcolare tutte le foglie, il legno e le radici prodotte in ogni appezzamento e valutare il carbonio catturato durante il periodo di studio. Noi essere trovato che la maggior parte degli alberi nella foresta non beneficiava dei fertilizzanti, invece la crescita era fortemente legata alla quantità di pioggia in un dato anno.

Ciò suggerisce che l'inquinamento da azoto non aumenterà la crescita degli alberi in queste foreste finché la siccità continuerà intensificare. Per fare la stessa previsione per altri tipi di foresta (più umida o più secca, più giovane o più vecchia, più calda o più fresca), tali studi dovranno essere ripetuti, aggiungendosi alla libreria di conoscenze sviluppate attraverso esperimenti simili nel corso dei decenni. Eppure i ricercatori sono in una corsa contro il tempo. Esperimenti come questo sono un lavoro lento, meticoloso, a volte massacrante e gli esseri umani stanno cambiando la faccia del pianeta più velocemente di quanto la comunità scientifica possa rispondere.

Gli esseri umani hanno bisogno di foreste sane

Il sostegno agli ecosistemi naturali è uno strumento importante nell'arsenale di strategie di cui avremo bisogno per combattere il cambiamento climatico. Ma gli ecosistemi terrestri non saranno mai in grado di assorbire la quantità di carbonio rilasciata dalla combustione di combustibili fossili. Piuttosto che lasciarsi cullare da un falso compiacimento schemi di piantagione di alberi, dobbiamo tagliare le emissioni alla fonte e cercare strategie aggiuntive per rimuovere il carbonio che si è già accumulato nell'atmosfera.

Ciò significa che le attuali campagne per proteggere ed espandere la foresta sono una cattiva idea? Assolutamente no. La protezione e l'espansione dell'habitat naturale, in particolare delle foreste, è assolutamente vitale per garantire la salute del nostro pianeta. Le foreste nelle zone temperate e tropicali contengono otto su dieci specie sulla terraferma, tuttavia sono sempre più minacciate. Quasi metà della terra abitabile del nostro pianeta è dedicata all'agricoltura e il disboscamento per terreni coltivati ​​o pascoli continua a ritmo sostenuto.

Nel frattempo, il caos atmosferico causato dal cambiamento climatico sta intensificando gli incendi, peggiorando la siccità e riscaldando sistematicamente il pianeta, ponendo una minaccia crescente per le foreste e la fauna selvatica che supportano. Cosa significa questo per la nostra specie? Ancora e ancora, i ricercatori hanno dimostrato legami forti tra biodiversità e cosiddetti "servizi ecosistemici" - la moltitudine di benefici che il mondo naturale offre all'umanità.

La cattura del carbonio è solo uno dei servizi ecosistemici in una lista incalcolabilmente lunga. Gli ecosistemi biodiversi forniscono una serie vertiginosa di composti farmaceuticamente attivi che ispirare la creazione di nuovi farmaci. Forniscono sicurezza alimentare sia in modo diretto (si pensi ai milioni di persone la cui principale fonte di proteine ​​è il pesce selvatico) che indiretto (ad esempio, una grande parte delle colture è impollinato da animali selvatici).

Gli ecosistemi naturali e i milioni di specie che li abitano ispirano ancora gli sviluppi tecnologici che rivoluzionano la società umana. Ad esempio, prendi la reazione a catena della polimerasi ("PCR") Che consente ai laboratori criminali di catturare i criminali e alla tua farmacia locale di fornire un test COVID. La PCR è possibile solo grazie a una speciale proteina sintetizzata da un umile batterio che vive nelle sorgenti termali.

Come ecologista, temo che una prospettiva semplicistica sul ruolo delle foreste nella mitigazione del clima possa inavvertitamente portare al loro declino. Molti sforzi per piantare alberi si concentrano sul numero di alberelli piantati o sul loro tasso iniziale di crescita, entrambi indicatori scadenti della capacità finale di stoccaggio del carbonio della foresta e un indicatore ancora più scarso della biodiversità. Ancora più importante, vedere gli ecosistemi naturali come “soluzioni climatiche” dà l’impressione fuorviante che le foreste possano funzionare come uno straccio infinitamente assorbente per ripulire il flusso sempre crescente di CO2 causato dall’uomo. emissioni.

Fortunatamente, molte grandi organizzazioni dedicate all'espansione delle foreste stanno incorporando la salute dell'ecosistema e la biodiversità nelle loro metriche di successo. Poco più di un anno fa, ho visitato un enorme esperimento di riforestazione nella penisola dello Yucatán in Messico, gestito da Plant for the Planet - una delle più grandi organizzazioni mondiali di piantagione di alberi. Dopo aver realizzato le sfide inerenti al ripristino dell'ecosistema su larga scala, Plant-for-the-Planet ha avviato una serie di esperimenti per capire come diversi interventi all'inizio dello sviluppo di una foresta potrebbero migliorare la sopravvivenza degli alberi.

Ma non è tutto. Guidato dal direttore della scienza Leland Werden, i ricercatori del sito studieranno come queste stesse pratiche possano far ripartire il recupero della biodiversità autoctona fornendo l'ambiente ideale per la germinazione e la crescita dei semi man mano che la foresta si sviluppa. Questi esperimenti aiuteranno anche i gestori del territorio a decidere quando e dove piantare alberi giova all'ecosistema e dove la rigenerazione delle foreste può avvenire naturalmente.

Considerare le foreste come serbatoi di biodiversità, piuttosto che semplici depositi di carbonio, complica il processo decisionale e potrebbe richiedere cambiamenti nella politica. Sono fin troppo consapevole di queste sfide. Ho trascorso tutta la mia vita adulta studiando e riflettendo sul ciclo del carbonio e anch'io a volte non riesco a vedere la foresta a causa degli alberi. Una mattina di diversi anni fa, ero seduto sul suolo della foresta pluviale in Costa Rica e misuravo la CO? emissioni dal suolo: un processo solitario e dispendioso in termini di tempo.

Mentre aspettavo che la misurazione finisse, ho notato una rana con dardo avvelenato alla fragola - un piccolo animale luminoso come un gioiello delle dimensioni del mio pollice - che saltava sul tronco di un albero vicino. Incuriosita, la osservai avanzare verso una piccola pozza d'acqua contenuta tra le foglie di una pianta spinosa, in cui nuotavano pigramente alcuni girini. Una volta che la rana ha raggiunto questo acquario in miniatura, i minuscoli girini (i suoi figli, come si è scoperto) vibravano eccitati, mentre la madre depositava loro uova non fecondate da mangiare. Come ho appreso in seguito, le rane di questa specie (Oophaga Pumilio) si prendono cura molto diligentemente della loro prole e il lungo viaggio della madre si sarebbe ripetuto ogni giorno fino a quando i girini non si sarebbero trasformati in rane.

Mentre raccoglievo la mia attrezzatura per tornare al laboratorio, mi venne in mente che migliaia di piccoli drammi si stavano svolgendo intorno a me in parallelo. Le foreste sono molto più che semplici depositi di carbonio. Sono le ragnatele verdi inconsapevolmente complesse che legano insieme il destino di milioni di specie conosciute, con milioni di altre ancora in attesa di essere scoperte. Per sopravvivere e prosperare in un futuro di drammatico cambiamento globale, dovremo rispettare quella rete aggrovigliata e il nostro posto in essa.

Circa l'autore

Bonnie Waring, Docente senior, Grantham Institute - Climate Change and Environment, Imperial College di Londra

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Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.