Lo stress idrico in aumento potrebbe contrastare l'inverdimento globale

Lo stress idrico in aumento potrebbe contrastare l'inverdimento globaleL'aumento del tasso di crescita delle piante osservato in tutto il mondo in risposta all'aumento dei livelli di CO2 - un fenomeno noto come "greening globale" - potrebbe essere frenato dal crescente stress idrico, secondo uno studio.

Secondo la ricerca, il riscaldamento globale sta determinando cambiamenti nei livelli di vapore acqueo, che potrebbero, a loro volta, influenzare il tasso di fotosintesi delle piante, il processo alla base della crescita delle piante.

I risultati suggeriscono che, in futuro, la capacità delle piante di assorbire il CO2 emesso dall'uomo potrebbe essere “sostanzialmente ridotta”, l'autore principale dice a Carbon Brief.

Allo stato attuale, la terra assorbe il 30% dei gas serra emessi dall'uomo, secondo un punto di riferimento recente relazione del gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC).

I risultati "fanno un lavoro credibile per portare in primo piano il crescente stress idrico delle piante", dice un altro scienziato delle piante a Carbon Brief.

Diventando verde

Ricerca usando satelliti e per terra le misurazioni mostrano che il mondo è diventato "più verde". Cioè, sia la velocità con cui le piante crescono sia la quantità di terra coperta dalle piante sono aumentate dall'inizio del rivoluzione industriale.

Questo "greening globale" è stato guidato in gran parte dall'aumento dei livelli di CO2 nell'atmosfera. Le piante usano CO2 durante la fotosintesi e quindi, poiché gli umani hanno emesso sempre più CO2, le piante sono cresciute a un ritmo sempre più rapido.

L'impatto dell'aumento dei livelli di CO2 sulla crescita delle piante è noto come "effetto fertilizzazione CO2". UN studio pubblicato su 2016 ha scoperto che la fecondazione CO2 è responsabile di circa il 70% del greening globale. (Tuttavia, uno studio più recente trattato da Carbon Brief ha messo in dubbio la misura in cui la fecondazione CO2 è responsabile del greening globale.)

Comprendere cosa sta guidando l'inverdimento globale e come questo potrebbe cambiare è importante perché il fenomeno gioca a ruolo chiave nel rimuovere CO2 dall'atmosfera.

Il terreno attualmente assorbe circa il 30% dei gas serra emessi dall'uomo, secondo il recente IPCC rapporto sulla terra, con le piante responsabili del maggioranza di questa terra di carbonio.

Ricerche precedenti hanno suggerito che, con l'aumento dei livelli di CO2, i tassi di crescita delle piante continueranno ad aumentare, il che significa che più carbonio viene assorbito dalla terra nel tempo.

Tuttavia, il nuovo studio, pubblicato in Anticipi Scienza, rileva che l'aumento dei livelli di stress idrico potrebbe contrastare l'effetto di fertilizzazione CO2, afferma l'autore principale dello studio Prof. Wenping Yuan, un ricercatore di ecologia del cambiamento globale di Sun Yat-sen University nel Guangdong, in Cina. Dice a Carbon Brief:

“La crescita della vegetazione globale è stata migliorata prima della fine degli 1990, beneficiando dell'effetto di fertilizzazione CO2. Tuttavia, il nostro studio mostra che la crescita globale della vegetazione ha mostrato una tendenza decrescente dalla fine degli 1990, quando i [cambiamenti del vapore acqueo] globali hanno iniziato ad aumentare ”.

Il valore di Vapour

Per lo studio, gli autori hanno esaminato una misura chiamata "deficit di pressione di vapore"- o VPD.

Questa misura è la differenza tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e il punto in cui il vapore acqueo nell'aria si satura. La misura dà un'idea del "potenziale idrico" nell'atmosfera, spiega Yuan:

"Fondamentalmente, se il potenziale idrico è maggiore nell'atmosfera - come in, se il VPD è maggiore - l'acqua si dissiperà più velocemente e più forte dal suolo e dalle piante".

Le piante reagiscono a un VPD più elevato chiudendo i loro stomi - i pori che le piante usano per assorbire i gas necessari per la fotosintesi - al fine di prevenire la perdita d'acqua, dice Yuan. Questo fa sì che conducano la fotosintesi a un ritmo più lento e, quindi, crescano più lentamente, dice.

L'aumento del VPD fa sì che le piante si secchino più rapidamente e quindi possano svolgere un ruolo nella morte delle foreste correlata alla siccità, aggiunge lo studio.

Per esplorare come il VPD è cambiato negli ultimi decenni, gli autori hanno analizzato diversi set di dati climatici globali. Hanno esaminato specificamente il VPD delle aree con vegetazione.

Hanno scoperto che il VPD delle aree vegetate è aumentato "fortemente" dalla fine degli 1990. Il grafico seguente, tratto dallo studio, mostra come il VPD sia aumentato da 1850 ai giorni nostri. Sul grafico, il colore viene utilizzato per mostrare i risultati dei diversi set di dati climatici.

Lo stress idrico in aumento potrebbe contrastare l'inverdimento globale

Anomalie globali di deficit di pressione di vapore (VPD) globali delle aree vegetate da 1850 ai giorni nostri. Le anomalie sono relative alla media di 1982-2015. Il colore viene utilizzato per mostrare i risultati dei diversi set di dati climatici. La linea blu e l'area grigia illustrano la deviazione media e standard del VPD simulato dai modelli climatici utilizzando lo scenario "RCP4.5”. Fonte: Yuan et al. (2019)

Gli autori scoprono anche che il VPD della terra con vegetazione probabilmente continuerà a crescere in futuro.

L'aumento del VPD è probabilmente influenzato dai cambiamenti climatici, afferma Yuan.

Il livello al quale il vapore acqueo nell'aria si satura aumenta a causa del riscaldamento delle temperature, spiega. (Questo perché l'aria più calda può trattenere più umidità.)

Tuttavia, allo stesso tempo, la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera sta diminuendo. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che la quantità di acqua che evapora dagli oceani del mondo sta diminuendo, secondo il nuovo studio. Yuan dice:

"Il riscaldamento globale può ridurre la velocità del vento, che a sua volta diminuisce l'evaporazione dell'acqua dalla superficie dell'oceano."

Ciò significa che il deficit tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e il livello al quale la pressione dell'acqua nell'aria si satura sta crescendo sempre più via via che il clima cambia, dice.

Da verde a marrone

Per la parte successiva dello studio, gli autori hanno usato i dati satellitari per osservare come i tassi di crescita globale delle piante sono cambiati dagli 1990.

Le mappe sottostanti, tratte dallo studio, mostrano come il tasso di inverdimento è cambiato in alcune parti del mondo tra 1982-1998 (in alto) e 1999-2015 (in basso). Sulle mappe, il rosso indica che il tasso di inverdimento è diminuito nel periodo, mentre il verde indica che il tasso è aumentato.

Lo stress idrico in aumento potrebbe contrastare l'inverdimento globale

Tassi di inverdimento in tutto il mondo tra 1982-1998 (in alto) e 1999-2015 (in basso). Il rosso indica che il tasso di inverdimento è diminuito nel periodo, mentre il verde indica che il tasso è aumentato. Il grigio mostra terra senza vegetazione. Fonte: Yuan et al. (2019)

Le mappe indicano che ci sono state "riduzioni persistenti e diffuse" del tasso di inverdimento dalla fine degli 1990, afferma lo studio.

I ricercatori hanno quindi utilizzato la modellizzazione per prendere in giro i fattori che avrebbero potuto determinare una riduzione della crescita delle piante dalla fine degli 1990. Yuan dice:

"I risultati mostrano il crescente VPD dal momento che la fine degli 1990 è una causa dominante per la riduzione della crescita della vegetazione."

Lavello restringente

In futuro, è probabile che i cambiamenti climatici causino un ulteriore aumento della VPD, il che potrebbe avere impatti ancora maggiori sul tasso di crescita delle piante, afferma Yuan:

"La riduzione dei tassi di crescita della vegetazione ridurrà sostanzialmente la capacità delle piante di assorbire CO2 atmosferico. La concentrazione di CO2 nell'atmosfera aumenterà, se non fossero cambiate altre condizioni, con il risultato di un maggiore effetto dei gas serra. "

Ricerche precedenti hanno dimostrato che l'effetto di fecondazione CO2 potrebbe essere ulteriormente limitato da limiti disponibilità di nutrienti del suolo. In particolare, una mancanza di azoto e fosforo potrebbe limitare la crescita delle piante all'aumentare dei livelli di CO2.

Il nuovo studio non ha considerato come il cambiamento della disponibilità di nutrienti possa influire sulla crescita delle piante. Tuttavia, rispetto alle limitazioni della disponibilità di nutrienti - che probabilmente rimarranno costanti nel tempo, lo stress idrico potrebbe continuare ad aumentare man mano che il clima si riscalda, Yuan afferma:

"I nostri risultati rilevano che il VPD aumenterà continuamente fino alla fine di questo secolo con il riscaldamento climatico e, quindi, gli impatti del VPD diventeranno più importanti".

I risultati evidenziano la minaccia che lo stress idrico rappresenta per le piante e, così, afferma il lavandino Prof. Ranga Myneni, un ricercatore di inverdimento globale da Boston University, che non è stato coinvolto nello studio. Dice a Carbon Brief:

"Lo stress idrico porterà alla doratura, specialmente nelle foreste tropicali e boreali. In quest'ultimo caso, tali cambiamenti climatici incoraggiano incendi e focolai di insetti, che abbiamo visto negli ultimi anni di 20. Gli autori fanno un lavoro credibile portando in primo piano il crescente stress idrico delle piante. "

Questo articolo è originariamente apparso su Carbon Brief

Circa l'autore

Daisy Dunn ha conseguito una laurea in biologia presso l'Università di Bristol e un master in giornalismo scientifico presso la City, Università di Londra. In precedenza ha lavorato presso MailOnline occupandosi di scienza e tecnologia.

Yuan, W. et al. (2019) L'aumento del deficit di pressione del vapore atmosferico riduce la crescita globale della vegetazione, Science Advances, https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1396

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