Il vortice polare del 2013 e 2014 ha portato l'inverno più freddo che molte parti del Midwest avessero vissuto da decenni. Nella contea di Dane, Wisconsin, era il più freddo degli ultimi 35 anni.

Per caso, quello stesso inverno, Christopher Latimer, studente laureato dell'Università del Wisconsin-Madison, stava raccogliendo dati in frammenti di foreste e boschi in tutta la contea. Voleva sapere se queste "isole" forestali creassero i loro climi unici - microclimi - e cosa ciò potesse significare per gli uccelli svernanti come la cinciallegra.

In un recente studio sulla rivista Ecografia , Latimer e il suo coautore e consigliere, Ben Zuckerberg, professore di ecologia della foresta e della fauna selvatica di UW-Madison, mostrano che questi rifugi forestali possono significare la differenza tra la vita e la morte per le cince e per i loro parenti di uccelli canori che svernano.

"Tutte le nostre previsioni sul cambiamento climatico, dallo spostamento delle temperature all'alterazione delle precipitazioni, giocare su piccole differenze nel microclima, e possono essere grandi quanto il clima globale, " dice Zuckerberg.

Per esempio, Latimer e Zuckerberg hanno scoperto che la variabilità del microclima era così alta all'interno dell'area di studio di 30 miglia, che chiamano "gradiente di frammentazione" in riconoscimento della natura a mosaico delle aree boschive nella contea di Dane, che un uccello che vive in una parte dell'area di studio potrebbe sperimentare un clima simile a Chicago mentre un altro potrebbe sperimentare condizioni più simili a quelle che si trovano a Minneapolis-Saint Paul, 400 miglia a nord-ovest.

Globale, hanno scoperto che le foreste ad altitudini leggermente più elevate, con più alberi, e quelli più vicini ai centri urbani, fornire condizioni più calde per gli uccelli che cercano di sopravvivere agli inverni gelidi nel sud del Wisconsin. Questo è importante, Latimer e Zuckerberg dicono, perché le cince devono raddoppiare la quantità di energia che spendono per riscaldarsi quando le temperature scendono al di sotto di -18 gradi Celsius o circa zero gradi Fahrenheit.

Zuckerberg afferma che i risultati dello studio possono aiutare i gestori del territorio a dare priorità agli sforzi di conservazione che proteggono e creano più habitat boschivi, soprattutto perché le specie di uccelli più meridionali migrano verso nord in un clima caldo.

Per raccogliere dati, Latimer ha posizionato 68 dispositivi che misurano e registrano sia la luce che la temperatura in 12 boschi boscosi in tutta la contea di Dane. Ha appeso i sensori agli alberi, a circa 1,5 metri da terra, posizionati casualmente in tutto il bosco, quindi erano a distanze variabili dai bordi della foresta. Tra dicembre 2013 e febbraio 2014, i sensori hanno raccolto dati ogni 30 minuti.

I ricercatori del Wisconsin hanno anche valutato la vegetazione all'interno di ogni bosco perché quanta luce, e quindi energia sotto forma di radiazione solare, la foresta trattiene attraverso la vegetazione ogni giorno e rilascia ogni notte potrebbe influenzare la temperatura. Hanno stimato la densità degli alberi, larghezza dell'albero misurata attorno a ciascun sensore, e calcolò la distanza di ciascun sensore dal limite del bosco. Il team ha anche misurato l'elevazione relativa del bosco rispetto a un punto appena oltre, la dimensione di ogni macchia di foresta, e anche la distanza dal centro urbano più vicino.

Utilizzando immagini satellitari, Latimer determinò anche le caratteristiche del paesaggio che circondava ogni bosco, calcolando la percentuale di terreno agricolo, foresta e superficie impervia:marciapiedi, parcheggi, strade e altri elementi in asfalto o cemento.

"Quando si parla di cambiamento climatico si tende a pensare al clima in assenza di uso del suolo, " dice Latimer. "Ma il paesaggio ha un'influenza sull'entità dell'effetto climatico e può esacerbarlo o mitigarlo, impattando sui rifugi spaziali e temporali a disposizione di alcune specie”.

I ricercatori hanno anche confrontato i loro dati con quelli raccolti presso le stazioni meteorologiche locali e previsti da modelli accettati. Le stazioni meteorologiche si trovano spesso in spazi aperti, regioni pianeggianti e non necessariamente catturano ciò che sta accadendo su scala ridotta nelle aree più boscose.

"Volevamo sapere quanto bene i metodi attuali catturano le condizioni locali, " dice Latimer. "Più della metà del biota terrestre (vita) vive sotto i baldacchini delle foreste, e le stazioni meteorologiche standard non sono adatte a catturare al di sotto della chioma."

Lo studio ha rivelato che le temperature all'interno dei frammenti di foresta erano costantemente più calde di quelle indicate dai modelli climatici e quindi non riflettono i microclimi che sono biologicamente significativi per alcune specie. Le cinciallegre potrebbero subire una riduzione del 40% della sopravvivenza in mesi con cinque o più giorni al di sotto di -18 gradi Celsius, la loro soglia di temperatura di energia per la sopravvivenza. Mentre le stazioni meteorologiche hanno registrato 55 giorni cumulativi al di sotto di tale temperatura durante il periodo di studio, i sensori dell'isola forestale hanno misurato solo 32 di questi giorni.

Anche i frammenti di foresta più vicini ai centri urbani sono risultati più caldi, probabilmente a causa dell'effetto isola di calore urbana. Pieno di cemento e asfalto, le temperature nelle città sono spesso più alte rispetto a quelle non urbane, controparti più vegetate. Questo, Latimer e Zuckerberg dicono, significa avere aree naturali all'interno e vicino alle città in grado di fornire "trampolini di lancio" per il sud, uccelli meno adattati al freddo che sopravvivono ai mesi invernali.

I ricercatori sono rimasti molto sorpresi nello scoprire che i boschi ad altitudini più elevate erano più caldi, che dicono sia probabilmente dovuto a un fenomeno chiamato cold pooling, in cui l'aria più fresca si deposita nelle zone più basse.

Un esempio di questo, Latimer dice, può essere visto all'inizio della primavera sui campi da golf. L'erba può essere nuda ma c'è ancora neve nelle trappole di sabbia perché l'aria fredda si raccoglie nella concavità.

Del tutto, lo studio mostra che le foreste sono importanti per le specie che cercano rifugio dai climi rigidi. foreste frammentate, però, sono meno efficaci nello smorzare gli estremi climatici, Latimer e Zuckerberg dicono, perché disperdono energia dai loro bordi nei paesaggi circostanti. Ciò potrebbe intensificare i costi energetici per le cince e altre specie svernanti.

Con i nuovi dati, "i gestori del territorio possono monitorare determinate specie in termini di gestione del microclima, "dice Zuckerberg, "e lavorare per avere meno frammentazione, vegetazione diversa, o individuare rifugi o parchi in luoghi che promuovono la sopravvivenza delle specie".