Quasi 30 anni fa, Gli scienziati della foresta di Harvard hanno iniziato un'attività unica, esperimento di lunga durata su un tratto di foresta di 2 acri utilizzando un lungo cavo d'acciaio, un verricello, e un veicolo pesante chiamato skidder.

Uno per uno, hanno trascinato il cavo su 279 alberi selezionati, attaccata in alto sul tronco, e poi ho contattato via radio il tizio allo skidder, parcheggiato fuori dal tratto per non disturbare il sottobosco, per azionare il verricello. E, uno per uno, gli alberi sono scesi.

Quando ebbero finito, avevano approssimato il danno fatto in tutto il New England dal grande uragano del 1938, creando un uragano sperimentale che ha colpito il 50 percento dei grandi alberi a baldacchino, ha aperto il sottobosco a nuova luce, ha dato il via a un processo di recupero decennale, e ha creato un paesaggio da incubo di tronchi caduti e rami incrociati più facilmente attraversabili da un esperto di parkour rispetto agli scienziati incaricati di registrare regolarmente i cambiamenti a venire.

Entro marzo 2019, l'incubo si era ampiamente placato. Il suolo della foresta era ancora cosparso di tronchi in decomposizione, ma il loro lento ritorno al suolo era abbastanza avanzato da essere facilmente attraversati da circa due dozzine di scienziati e visitatori che si sono radunati nel terreno sperimentale innevato, nel Tom Swamp Research Tract della Harvard Forest a Petersham, Massachusetts.

Intorno a loro c'erano alberi che, mentre più giovani e magri di quelli che hanno sostituito, aveva da tempo chiuso le lacune nella volta della foresta. Erano simili nel trucco a quelli prima della tempesta, una sorpresa per i ricercatori che si aspettavano che più specie pioniere prendessero piede. Notevole era anche l'aspetto insignificante del volantino. Era come molte altre foreste decidue del New England, spoglio e in attesa dell'inizio della primavera in una fredda mattina di fine inverno.

Infatti, quell'ordinarietà, espressione della stabilità dell'ecosistema forestale del New England, anche sulla scia di una calamità avvenuta una volta ogni secolo, è stata un'altra lezione fondamentale, insieme alla constatazione che è meglio lasciare che le foreste gestite come ambienti naturali si riprendano da sole piuttosto che essere aiutate dal "taglio di legname" diffuso dopo la tempesta del 1938 e ancora comune dopo gli abbattimenti, incendi, e le infestazioni di insetti che uccidono gli alberi oggi.

Gli scienziati, provenienti da Harvard Forest e istituzioni associate, riuniti quella mattina per riflettere sullo svolgimento dell'esperimento, importanti scoperte, e l'importanza di tale ricerca, che richiede un paziente, impegno a lungo termine da fonti di finanziamento, da istituzioni ospitanti come Harvard Forest, e dagli stessi scienziati, una visione sempre più rara in un impaziente, risultati-ora mondo.

Rivolgendosi all'assemblea quella mattina, Il direttore della foresta di Harvard, David Foster, ha affermato che l'esperimento sull'uragano è stato importante non solo per la scienza che ha consentito, ma anche perché è stato uno dei primi e più eclatanti dopo la designazione di Harvard Forest come sito di ricerca ecologica a lungo termine (LTER) da parte della National Science Foundation nel 1988.

Quella designazione, rinnovata ogni sei anni, ha fornito una base di sostegno finanziario, circa 1 milione di dollari all'anno, per lavori come l'uragano sperimentale, e sfrutta da cinque a dieci volte quella dei finanziamenti di altre agenzie. I progetti LTER sono anche un punto focale per i programmi educativi nella foresta, compresi i programmi K‒12 e di livello universitario. Migliaia di studenti di Harvard hanno visitato durante le gite sul campo, ha lavorato nei siti durante il Summer Research Program, e ha studiato le loro scoperte nel seminario del primo anno di Foster sulla biologia del cambiamento globale.

Il 18 e 19 marzo La Harvard Forest ha ospitato un evento di due giorni in occasione del 30° anniversario della sua designazione LTER. Il primo giorno è stato dedicato alle visite in loco e il secondo a un simposio scientifico della durata di un giorno, con presentazioni dettagliate dei risultati finora a 125 partecipanti. Oggi, La foresta di Harvard è uno dei 28 siti LTER in tutto il paese, parte di una rete che può essere poco nota al pubblico ma che gli ecologisti venerano.

"Questi sono luoghi storici per ecologisti, ", ha affermato Jonathan Thompson, ecologista senior della foresta di Harvard, che di recente ha preso il posto di Foster come ricercatore principale per la sovvenzione LTER della foresta. "Non c'è niente come loro."

Dopo aver visto lo scoppio dell'uragano, scienziati caricati su furgoni diretti ad altri esperimenti lungo gli stretti sentieri sterrati che intersecano il 4, foresta di 000 acri. Una tappa era una bancarella di torreggianti sempreverdi, le cicute monitorate dall'ecologo anziano David Orwig. Centinaia di anni e mai registrato, i giorni della cicuta sono comunque contati a causa dell'assalto dell'invasivo adelgide lanoso, la cui penetrazione in questo estremo nord è stata facilitata dagli inverni sempre più caldi della regione.

Il gruppo ha visitato il sito di monitoraggio ambientale, dove è stata costruita la prima torre di ricerca al mondo per misurare l'ingresso e il deflusso dei gas mentre la foresta respira. Ricerca alla torre, introdotto da Steven Wofsy, Abbott Lawrence Rotch Professore di Scienze dell'atmosfera e dell'ambiente di Harvard, e ora supervisionato dal ricercatore senior in chimica atmosferica J. William Munger, ha mostrato che il recupero di foreste come quella del New England, nettamente tagliata in epoca coloniale, sta aiutando a combattere il cambiamento climatico bloccando il carbonio atmosferico nel loro legno mentre gli alberi crescono più spessi e si spingono più in alto.

La giornata si è conclusa su una scacchiera marrone sul pavimento innevato della foresta. Le trame senza neve sono il segno distintivo di un esperimento di lunga data sul riscaldamento del suolo. Utilizzando cavi riscaldati interrati, lo sforzo di quasi 30 anni cerca di capire come i microbi del suolo e la respirazione delle radici degli alberi potrebbero rispondere a un mondo in via di riscaldamento.

Mantenuto a 5 gradi Celsius sopra il suolo circostante per rispecchiare la fascia alta delle stime di riscaldamento per la fine del secolo, le trame hanno dimostrato che i microbi e le radici riscaldati danno il massimo, aumentando rapidamente la quantità di carbonio rilasciato che era stato rinchiuso nel suolo. Dopo aver raggiunto un picco, le emissioni sono diminuite, stabilizzato da diversi anni, e poi, in un'altra sorpresa sperimentale, raggiunse un secondo picco.

"Abbiamo pensato di avere un fenomeno a tre fasi e abbiamo continuato a fare misurazioni, " ha detto Jerry Melillo, illustre scienziato presso il Marine Biological Laboratory dell'Università di Chicago e ricercatore senior presso la foresta. "Ora siamo in un secondo periodo di quiescenza. Altri 20 o 30 anni probabilmente ci avvicineremo a una risposta".

Melillo ha detto che il finanziamento LTER è stato fondamentale per l'esperimento, in primo luogo perché ha fornito importanti fondi fondamentali che sono stati aumentati da finanziamenti provenienti da altre fonti come il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Quindi, quando l'interesse è diminuito dopo che il primo picco di emissioni di carbonio si è abbassato, il finanziamento LTER ha mantenuto l'esperimento in esecuzione. Senza esso, Melillo ha detto la seconda esplosione di emissioni di carbonio e la migliore comprensione degli effetti del riscaldamento sui suoli forestali sarebbero passati inosservati.

LTER e un 'esperimento di firma'

Melillo, che ha condotto ricerche alla Harvard Forest per 40 anni, played an important role in getting the initial LTER experiments up and running, ha detto Foster. Not long after the LTER designation, Melillo counseled that the forest needed something exciting to help it stand out.

"'What we need is a signature experiment, '" Foster recalled Melillo saying. "'We need something that they'll talk about at NSF, that'll be unlike something that anybody else has done.'

"I said, 'Jerry, what is that?' And he said, 'Non lo so, but we gotta have it.'"

Foster eventually seized on replicating one of the most devastating forces that mold the New England forest landscape:major hurricanes that blast ashore every 100 to 150 years. But how to do it? He rejected the idea of bulldozing trees because it would tear up the forest floor and disrupt the invisible but nonetheless critical cycling of nutrients and gases between the floor and the atmosphere.

When Foster suggested winching trees down instead, the idea was ridiculed as unworkable by a visiting scientist:The roots were far too strong. Foster chewed over the problem until he mentioned it to John Wisnewski, a Harvard Forest staffer with experience logging.

"'I'd just pull them over, '" Foster recalled Wisnewski saying. "'We do it all the time.'"

Wisnewski, today Harvard Forest's woods crew supervisor, told Foster that loggers need a flat area to stage removal of logs from the forest. So instead of cutting trees, which would leave stumps behind, they simply pull them down with a winch and cable, lop off the trunks, and pile the roots to one side.

An experimental path cleared, Foster turned to the forest's archive to plan the simulated storm In 1938, graduate student Willett Rowland recorded the Great Hurricane's damage at the forest, showing that about half of the large trees came down and that some species, such as white pine, were more susceptible to wind damage.

With that knowledge in hand, Foster laid out an east-west plot 50 meters by 160 meters in the Tom Swamp tract and marked the trees to come down. Preparations complete, they drove in the skidder and hauled the cable into the forest, pulling down tree after tree, all oriented so their crowns pointed northwest, as if felled by a hurricane's prevailing winds.

Most trees came right over, Foster said, but some broke and were left to regrow as they were. Only one tree—a large old oak—resisted the skidder's tow.

"We decided that, bene, in a hurricane that tree wouldn't have fallen, " Foster said. "We went and found one of equal size downslope and pulled it over."

Then began the lengthy task of monitoring. An early revelation was the stability of key indicators like soil temperature, overall productivity, and carbon dioxide and nitrogen gas cycling among the trees, the soil, and the atmosphere.

Another was that the trees didn't die right away. Ninety percent of trees damaged by the winch leafed out regardless, photosynthesizing, drawing water from the earth, and contributing to the forest ecosystem even though they were flat on the ground. As they slowly died, the understory took over. Saplings that had been awaiting their chance shot upward, sprouts grew from the fallen trees' roots, and newly seeded trees got started. Lost production—measured in the amount of leaf litter each fall—recovered in just six years.

"Despite the fact that this looked like a destroyed forest, because it was physically altered in such a major way, it was functioning as an absolutely intact ecosystem, " Foster said.

In trying to understand the forest's unexpected stability, researchers realized that most experience with disturbed sites was at places subjected to the common practice of salvage logging, where fallen trees are cut and dragged out using soil-churning heavy equipment. In alcuni casi, as after the 1938 hurricane, the piled debris left behind is burned.

"We're used to looking at sites that were subsequently disturbed after a major wind storm or ice storm by people going in and logging, " Foster said. "The 1938 hurricane was the biggest salvage logging exercise in U.S. history. And it pretty comprehensively turned the 1938 hurricane into one great big cutting operation.

"In almost every case you can think of, if your intent is to encourage the recovery of the forest and ecosystem function with minimal change … doing nothing becomes a viable alternative."

When Audrey Barker-Plotkin arrived at the site eight years after the pulldown, just walking around was a challenge. Today a senior researcher and the author of several studies on the site, she recalled having to weave through tangled branches and wrestle with wiry new growth that all seemed to be at "face level."

"It was like walking through a jungle gym. The plot seems a lot smaller now that you can see through it, " Barker-Plotkin told the visiting scientists. "Just the changes I've seen in 20 years have been really remarkable. … [The site] was different every single year."

Another thing scientists didn't expect, Barker-Plotkin said, was the stability of the tract's species makeup. Researchers thought that more pioneer species like cherry and paper birch—usually fast-growing colonizers of disturbed sites—would take hold. But the stability of even the damaged ecosystem didn't provide much of an opening. While those species did appear in disturbed soil around upturned roots, that was less than 10 percent of the forest floor. Invasive species, another threat at disturbed sites, were also absent, lei disse.

Oggi, lei disse, the experimental plot has largely recovered structurally, but is still struggling to catch up with the surrounding forest's growth. Tree volume has reached about 80 percent of what it was before the pulldown, but measurements of the nearby control plot show that the surrounding forest has grown 25 percent over the intervening decades as part of New England forests' continued recovery from Colonial-era clear-cutting.

New leaders and a landscape full of questions

Like the long-term processes they measure, the hurricane pulldown and other experiments continue to produce data even as their original investigators' careers come to a close. A smooth transition to new leadership will be essential in maintaining both research continuity and excellence, ha detto Foster. At several sites the group visited, experimental founders handed off presentations to younger researchers, as Foster did to Barker-Plotkin at the hurricane site and Melillo did to University of New Hampshire Professor Serita Frey, a soil microbe expert, at the soil warming experiments.

LTER's new principal investigator, Thompson, spoke of the importance of ensuring the continuity of key long-term experiments even as researchers move on from work that has run its scientific course.

"In alcuni modi, the experiments they set up in the '80s just look so prescient now, " Egli ha detto.

An important question still to be explored is how long recovering forests will keep absorbing carbon, Thompson added. That answer has potentially crucial implications for climate change, since global forests absorb roughly 20 percent of the excess carbon humans emit.

Parte del problema, Thompson said, is that though remnant old-growth patches exist, they may not be good models for understanding forests regrowing on former farmland, since they're typically in poor growing locations, which is why they weren't cut in the first place.

"We know how much [carbon] is in the forests, " Thompson said, "but we don't know how much carbon can be in these forests."

Questa storia è pubblicata per gentile concessione della Harvard Gazette, Il giornale ufficiale dell'Università di Harvard. Per ulteriori notizie universitarie, visita Harvard.edu.