Sebbene gli aceri da zucchero del Michigan beneficino degli effetti di promozione della crescita dei composti azotati nell'ambiente, quei guadagni non compenseranno completamente gli stress aggiuntivi della crescita in un clima più secco in futuro, secondo un nuovo studio condotto dall'Università del Michigan.

aceri da zucchero, noti per il loro fogliame autunnale infuocato e come la principale fonte di sciroppo d'acero, sono una specie di albero dominante nelle foreste di latifoglie settentrionali del Nord America orientale. Si trovano principalmente in ambienti umidi, terreni ben drenati e sensibili alla siccità.

Alcune previsioni climatiche per la regione degli Alti Grandi Laghi nei prossimi decenni richiedono temperature più calde e una maggiore probabilità di siccità estiva, condizioni che potrebbero rivelarsi stressanti per gli aceri da zucchero e altri alberi.

Ma mentre il clima continua a cambiare, le foreste di tutto il mondo sono anche esposte a livelli crescenti di composti azotati che stimolano la crescita generati dai veicoli a motore, centrali elettriche, fabbriche, agricoltura e altre fonti umane. Questo azoto di origine umana è considerato un inquinante ma ha anche un effetto fertilizzante sugli alberi, promuovere la crescita.

Gli scienziati del clima e gli ecologi forestali si sono a lungo chiesti se gli effetti fertilizzanti dell'azoto di origine umana sarebbero sufficienti per compensare gli stress aggiuntivi prodotti da un riscaldamento più caldo, clima più secco. È una domanda difficile a cui rispondere, e studi precedenti hanno prodotto risultati contraddittori.

Il nuovo studio condotto da U-M, sulla base di 20 anni di dati provenienti da quattro siti forestali in entrambe le penisole del Michigan, conclude che la deposizione di azoto dalle attività umane "non compenserà completamente gli effetti negativi della crescita sotto i climi più secchi previsti".

Nei prossimi decenni, Gli abitanti del Michigan dovrebbero aspettarsi una diminuzione della crescita degli aceri da zucchero in tutto lo stato, secondo lo studio, che è prevista per la pubblicazione online sulla rivista Ecologia il 17 gennaio. E se le previsioni climatiche più estreme per la regione si rivelassero vere, gli aceri da zucchero alla fine, nell'arco di secoli, scompariranno del tutto dalla penisola inferiore dello stato.

"L'azoto aggiunto aiuta un po', ma non abbastanza, ", ha affermato Inés Ibáñez, ecologista forestale di U-M, autore principale dello studio.

"In scenari climatici estremi, l'aumento di azoto non sarà in grado di compensare la diminuzione della crescita degli aceri da zucchero a causa della mancanza di acqua, " disse Ibañez, professore associato presso la Scuola di Ambiente e Sostenibilità e presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica.

Comprendere come varie specie di alberi risponderanno a condizioni più calde e più secche è essenziale per produrre previsioni accurate sulla futura crescita delle foreste. E questo è importante da sapere perché le foreste del mondo rimuovono circa un quarto dell'anidride carbonica che intrappola il calore emessa nell'atmosfera ogni anno attraverso la combustione di combustibili fossili.

Se la crescita delle foreste rallenta in risposta agli stress climatici, allora quegli alberi rimuoveranno meno anidride carbonica, che aggraverà il problema del riscaldamento. E le foreste settentrionali di tutto il mondo sono particolarmente importanti "pozzi di assorbimento del carbonio, "rimuovendo enormi quantità dall'aria e immagazzinandole nel legno degli alberi e nei terreni forestali.

"La maggior parte del carbonio immagazzinato sulla terra è nelle foreste, " ha affermato Donald Zak, ecologo forestale dell'U-M e coautore dello studio, docente presso la Scuola di Ambiente e Sostenibilità e presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica. "E il modo in cui le foreste cresceranno in futuro influenzerà la quantità di anidride carbonica di origine umana che rimane nell'atmosfera. a sua volta, avrà un effetto di feedback sulle temperature globali.

"Ecco perché queste domande sulla crescita delle foreste sono così importanti. E l'unico modo per ottenere alcune delle risposte è attraverso il tipo di ricerca ecologica a lungo termine utilizzata in questo studio".

Per valutare l'impatto combinato della deposizione di azoto di origine umana e del cambiamento climatico sulla crescita degli alberi, Ibañez, Zak e i loro colleghi hanno utilizzato i dati di uno studio sulla deposizione di azoto finanziato dal governo federale in quattro siti di studio sulle foreste di latifoglie del Michigan, incluso uno alla stazione biologica U-M vicino a Pellston, Mich.

I quattro siti sono separati da 300 miglia e abbracciano la distribuzione nord-sud delle foreste di latifoglie settentrionali, dalla Penisola Inferiore centro-occidentale alla Penisola Superiore nordoccidentale. Il Michigan Gradient Study è stato istituito nel 1987 per esaminare gli effetti del clima e della deposizione atmosferica sulla crescita delle foreste e sui processi ecosistemici nella regione dei Grandi Laghi. Zak è uno dei principali investigatori del progetto.

Dal 1994, i ricercatori del progetto hanno aggiunto nitrato di sodio solido, un composto azotato utilizzato nei fertilizzanti, ai suoli in alcuni dei grafici del Michigan Gradient Study per simulare i livelli di deposizione di azoto previsti entro la fine di questo secolo. Gran parte dell'azoto emesso nell'atmosfera dagli esseri umani in seguito ricade sulla Terra sotto la pioggia, neve e polvere.

Per lo studio riportato in Ecologia , i ricercatori hanno analizzato gli effetti combinati della deposizione di azoto, temperatura estiva e umidità del suolo sulla crescita degli aceri da zucchero. Hanno usato record da 1, 016 alberi raccolti nel periodo 1994-2013.

Il vasto ambito del Michigan Gradient Study, il suo insolito design sperimentale, e nuovi strumenti statistici hanno permesso ai ricercatori di separare gli effetti dell'azoto di origine umana sulla crescita degli alberi da quelli associati alla temperatura e alla limitazione dell'acqua, cosa che gli studi precedenti non potevano fare, ha detto Zak.

I risultati mostrano che, in tutti i casi, l'aggiunta di azoto ha potenziato la crescita misurata degli alberi, un effetto che si accentuava con l'aumento delle temperature e la diminuzione dell'umidità del suolo. Inoltre, i ricercatori hanno simulato i tassi di crescita futuri per ogni albero in due scenari climatici precedentemente sviluppati per la regione dei Grandi Laghi Superiori.

Lo scenario uno prevede cambiamenti moderati entro il 2100:un aumento della temperatura di 1,3 gradi Fahrenheit e un aumento del 14% delle precipitazioni estive. Questo scenario presuppone che le emissioni globali di anidride carbonica alla fine invertiranno la rotta e inizieranno a diminuire.

Lo scenario due presuppone che gli attuali livelli di emissione di anidride carbonica continuino nel futuro, con conseguenti cambiamenti climatici più estremi nella regione:un aumento della temperatura di circa 10 gradi Fahrenheit e una diminuzione del 40% delle precipitazioni estive entro il 2100.

Le simulazioni al computer hanno mostrato che la crescita dell'acero da zucchero sarebbe leggermente danneggiata nello scenario uno, soprattutto nei siti meridionali più caldi. I risultati per lo scenario due hanno mostrato una diminuzione ampia e costantemente significativa della crescita per gli aceri da zucchero in tutti e quattro i siti e per tutti i terreni, quelli trattati con il fertilizzante azotato e quelli non trattati. Diminuzioni tripliche dei tassi di crescita sono possibili nelle condizioni dello Scenario Due.

Nello scenario due, gli aceri da zucchero alla fine sarebbero scomparsi dalla penisola inferiore del Michigan, anche se i cambiamenti sarebbero probabilmente avvenuti nel corso di diversi secoli, ha detto Ibanez. Se ciò accade, la foresta di latifoglie settentrionali dominata da aceri da zucchero e faggi potrebbe essere sostituita da una foresta di querce e hickory, che si adatta meglio alle condizioni di siccità ma che non rimuove tanto carbonio dall'atmosfera.

"Il sequestro del carbonio è un enorme servizio fornitoci dalle foreste ed è molto importante per qualsiasi tipo di regolazione del clima in futuro, " Ibáñez ha detto. "Se le condizioni di siccità riducono la produttività delle foreste del Michigan in futuro, anche la loro capacità di sequestrare il carbonio ne risentirà".