Come le foreste iniziano a fallire, una foglia alla volta

In primavera e in estate le chiome dei boschi di querce e faggi si raccolgono in strati di verde. Le foglie tremolano, modellando il flusso di luce e aria. L’effetto è quasi naturale, un mondo ombreggiato mantenuto in equilibrio. Ma con l’intensificarsi delle ondate di caldo e della siccità, quell’equilibrio comincia a vacillare, e i primi segni di stress spesso compaiono prima nelle foglie prima di diffondersi in intere foreste.

Le recenti estati calde e secche hanno danneggiato le foreste su una scala visibile dallo spazio. Le foglie si seccarono, bruciarono, sbiadirono e addirittura morirono settimane o mesi prima del previsto e, in un nuovo studio pubblicato lunedì, gli scienziati hanno identificato le soglie climatiche oltre le quali le foglie vengono danneggiate in modo irreversibile.

I ricercatori hanno esaminato attentamente il modo in cui le singole foglie di faggi e querce rispondono al riscaldamento. I risultati suggeriscono alcuni limiti fondamentali al modo in cui alcuni alberi e foglie decidue affrontano lo stress climatico, ha affermato l’autrice principale Alyssa T. Kullberg, ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di ricerca sull’ecologia vegetale dell’Istituto federale svizzero per la ricerca sulla foresta, la neve e il paesaggio.

Molte specie di alberi importanti potrebbero essere in grado di adattarsi al riscaldamento aggiuntivo di 4-5 gradi Fahrenheit previsto entro il 2100, se avranno abbastanza acqua. “Ma quando il caldo e la siccità si uniscono, è allora che il sistema crolla”, ha detto Kullberg.

Zone di crescita

I ricercatori hanno utilizzato un laboratorio forestale all’aperto vicino a Zurigo, in Svizzera, per far crescere giovani alberi in file di camere di vetro. Sia la quercia che il faggio sono economicamente e culturalmente preziosi in Europa. Le condizioni in alcuni contenitori ricalcavano l’ambiente naturale, mentre altri erano riscaldati di circa 5 gradi Celsius, con l’acqua regolata per simulare siccità o condizioni normali.

Sensori e telecamere sono stati montati sopra le temperature fogliari monitorate per tutta l’estate mentre gli scienziati si spostavano da un albero all’altro, misurando il modo in cui l’acqua scorre attraverso le foglie e quanta tensione potevano tollerare. Le telecamere costruite su misura hanno ingrandito piccole zone della superficie fogliare per catturare il momento esatto in cui si sono “bruciate”, quando il tessuto verde diventa improvvisamente marrone.

Kullberg ha detto che gli scienziati volevano monitorare ogni aspetto delle risposte delle foglie al riscaldamento controllato, da come le foglie si raffreddano fino al punto in cui iniziano i danni visibili. Uno degli obiettivi era determinare se l’esposizione precoce al caldo estremo e alla siccità potesse aiutare i giovani alberi a rafforzarsi nel tempo. E in un certo senso lo hanno fatto. Il faggio e la quercia hanno modificato la loro fisiologia e hanno persino aumentato la temperatura massima a cui le loro foglie potevano sopravvivere, ha detto Kullberg.

“Hanno aumentato la loro tolleranza termica, ma non era ancora sufficiente”, ha detto Kullberg. La combinazione di caldo e siccità nelle camere riscaldate ha comunque spinto la temperatura delle foglie ben oltre questi nuovi limiti, ha aggiunto.

Lo studio mostra che anche una moderata carenza d’acqua può innescare una “spirale discendente” nel modo in cui foglie e alberi rispondono al calore, ha affermato il fisiologo vegetale Kevin Hultine, direttore della ricerca presso il Dipartimento di ricerca, conservazione e collezioni del Desert Botanical Garden di Phoenix. Quando siccità e caldo coincidono, ha spiegato, gli alberi possono perdere rapidamente la capacità di regolare la temperatura, riducendo la crescita e aumentando il rischio di deperimento.

“Sfortunatamente, questi risultati ci dicono che nel breve termine, gli ecosistemi forestali probabilmente cadranno in uno stato alterato a causa dei cambiamenti climatici”, ha affermato Hultine, che non è l’autore del nuovo articolo. “Ciò si tradurrà in una riduzione della biodiversità, in una riduzione del sequestro del carbonio e in un aumento del rischio di megaincendi”.

Ha affermato che la nuova ricerca è preziosa perché gli studi sperimentali a lungo termine sullo stress climatico sono rari. Gli impatti dello stress cronico e sovrapposto possono richiedere anni per svilupparsi, quindi lo studio aiuta a spiegare come il cambiamento climatico sta rimodellando la funzione delle foreste e analizza i modelli già emergenti su scala più ampia.

Gli shock climatici minacciano i pozzi di carbonio

Gli shock climatici non agiscono in modo isolato; possono riversarsi attraverso i sistemi forestali e amplificarsi a vicenda, poiché gli alberi e le foglie più deboli diventano più vulnerabili agli insetti e agli incendi. Uno studio pubblicato il mese scorso prevede che i disturbi nelle foreste europee potrebbero potenzialmente raddoppiare entro la fine di questo secolo.

Le foreste attualmente assorbono circa il 25-30% dell’anidride carbonica emessa ogni anno dalle attività umane, rendendole uno dei più importanti cuscinetti climatici naturali del pianeta. Ma gli scienziati avvertono che il caldo, la siccità e la deforestazione stanno indebolendo questo ruolo in molte regioni, poiché gli alberi danneggiati crescono più lentamente, muoiono o bruciano.

Molte foreste surriscaldate stanno iniziando a rilasciare più carbonio di quanto ne assorbono, e questo cambiamento spesso inizia con un’interruzione del flusso d’acqua attraverso gli alberi. Con l’intensificarsi della siccità, la tensione che spinge l’acqua verso l’alto può diventare così grande che la colonna di liquido si spezza, permettendo alle bolle d’aria di formarsi e diffondersi in singole cellule in diverse parti degli alberi, comprese le foglie.

Studiare il modo in cui le foglie rispondono al riscaldamento e alla siccità è fondamentale perché il deperimento delle foreste non è un singolo evento. Si tratta di una serie di piccoli cambiamenti nei processi viventi che all’inizio sono spesso invisibili, finché non superano una soglia improvvisa e fisica. Conoscere questi limiti può aiutare a guidare la futura gestione delle foreste, dalla scelta di specie arboree più resilienti al miglioramento dei suoli e alla gestione dell’acqua con maggiore attenzione, ha affermato Hultine.

Kullberg avverte che, poiché lo studio ha utilizzato alberi giovani in condizioni controllate, i risultati potrebbero non rappresentare pienamente la risposta al riscaldamento in interi paesaggi forestali. Ma ha detto che il riscaldamento simulato nelle camere di crescita corrisponde alle proiezioni per il 2100.

“Se gli estremi di caldo e siccità nel mondo reale diventassero così intensi come previsto”, ha detto, “potremmo dover davvero iniziare a pensare a cambiare le specie che stiamo coltivando in queste aree”.