Quest'estate, L'Alaska ha registrato temperature record e incendi devastanti. Se tali eventi diventano più frequenti, come potrebbe avere un impatto sulle nostre foreste più settentrionali? Un team di ricercatori guidato dal Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia ha previsto che la combinazione di cambiamenti climatici e aumento degli incendi causerà l'espulsione delle iconiche conifere sempreverdi dell'Alaska a favore delle latifoglie decidue, che perdono le foglie stagionalmente.

Utilizzando un modello di ecosistema ben collaudato chiamato ecosys, hanno previsto che entro l'anno 2100 il dominio relativo delle conifere sempreverdi (abete rosso nero) diminuirà del 25% e le piante erbacee non legnose come muschi e licheni diminuiranno del 66%, mentre le latifoglie caducifoglie (pioppo tremulo) diventeranno dominanti, quasi raddoppiando in prevalenza. Con cali così grandi, questo cambiamento nella vegetazione avrà molto probabilmente riverberi per l'intero ecosistema e clima.

"L'espansione delle foreste di latifoglie decidue in un clima più caldo può comportare diversi feedback ecologici e climatici che influenzano il ciclo del carbonio degli ecosistemi settentrionali, " disse Zelalem Mekonnen, un borsista post-dottorato del Berkeley Lab che è stato il primo autore dello studio.

La carta, "Espansione delle foreste decidue ad alta latitudine guidata dalle interazioni tra il riscaldamento climatico e il fuoco, " è stato pubblicato oggi in piante naturali . Lo studio è stato finanziato come parte dell'Office of Science del DOE attraverso il progetto Next-Generation Ecosystem Experiment—Arctic e ha incluso co-autori di UC Irvine, l'Università dell'Alberta, e Centro di ricerca Woods Hole. NGEE-Arctic cerca di ottenere una comprensione predittiva del feedback dell'ecosistema terrestre artico al clima ed è una collaborazione tra scienziati dell'Oak Ridge National Laboratory, Laboratorio di Berkeley, Laboratorio Nazionale di Los Alamos, Laboratorio nazionale di Brookhaven, e l'Università dell'Alaska Fairbanks.

"Prevediamo che il sistema forestale rimarrà un pozzo netto di carbonio, il che significa che assorbirà più carbonio di quello che emette, " ha detto il co-autore William J. Riley, uno scienziato senior nell'area di scienze della terra e dell'ambiente del Berkeley Lab. "Ma sarà più o meno un pozzo? Il nostro prossimo studio quantificherà i bilanci energetici del carbonio e della superficie. Questo studio si è concentrato maggiormente su come dovrebbero cambiare i tipi di vegetazione".

I cambiamenti nel tipo di copertura forestale influenzeranno molti importanti processi ecosistemici. Per esempio, un aumento delle latifoglie decidue, che ogni anno perdono le foglie, a differenza dei sempreverdi, potrebbe comportare una più rapida decomposizione microbica e una maggiore traspirazione (la perdita di umidità attraverso le foglie); entrambi questi processi introducono feedback amplificatori al riscaldamento climatico. D'altra parte, una maggiore riflettanza superficiale può avere un effetto di raffreddamento quando è esposta più neve a causa di un minor numero di alberi sempreverdi; Cosa c'è di più, gli alberi decidui sono meno infiammabili degli alberi sempreverdi. I ricercatori hanno previsto effetti modesti sui bilanci netti del carbonio e li analizzeranno ulteriormente in lavori futuri.

Riley ha aggiunto che lo studio includeva molti passaggi per confermare che i risultati di ecosys erano validi. "Abbiamo valutato le prestazioni del modello rispetto a molte osservazioni attuali della copertura forestale e delle misurazioni del ciclo del carbonio, e contro i cambiamenti a lungo termine in presenza di variazioni climatiche naturali, " Egli ha detto.

La combinazione di fuoco e riscaldamento climatico potrebbe alterare le foreste in 40 anni

Il cambiamento climatico sta colpendo particolarmente le latitudini settentrionali a causa del fenomeno dell'amplificazione artica, un feedback positivo che fa salire le temperature più velocemente della media globale. Mentre si prevede che le temperature medie globali aumenteranno di circa 4 gradi Celsius entro il 2100 in uno scenario "business as usual", alcuni studi recenti prevedono aumenti molto maggiori per l'Artico.

La misura in cui aumenteranno gli incendi è ancora più incerta. Quindi i ricercatori hanno modellato quattro scenari, da un aumento pari a zero dell'area bruciata fino a un aumento del 150% entro il 2100. Gli scenari sono stati presi da studi pubblicati che hanno tenuto conto di fattori quali temperature più calde e aumento dei fulmini.

Ciò che si sa degli incendi è l'impatto che hanno sull'ecosistema forestale. "I fuochi approfondiscono lo strato attivo, che è la zona di terreno che rimane non gelata, " ha detto Riley. "Ciò porta ad un aumento dei nutrienti del suolo disponibili per le piante. L'aumento dei nutrienti del suolo favorisce le piante decidue, che è uno dei motivi per cui prevediamo che andranno così bene in un clima caldo. In climi precedenti si è verificata una maggiore copertura di alberi decidui; studi paleoecologici degli ultimi 10, 000 anni suggeriscono che le foreste dell'Alaska hanno subito cambiamenti simili nelle specie arboree dominanti".

Un altro fattore che favorisce le latifoglie decidue rispetto alle conifere sempreverdi è che le loro foglie si decompongono più rapidamente, portando a un più rapido turnover del carbonio, che determina i nutrienti disponibili nell'ecosistema. "Quando ottieni un turnover più rapido, ottieni più piante decidue, " ha detto Riley. "E 'un meccanismo di auto-rafforzamento."

Sebbene studi precedenti abbiano esaminato l'impatto del cambiamento climatico sulle foreste boreali, Riley ha detto che questo è stato il primo a considerare le complesse interazioni tra le piante, suolo, e nutrienti, sia sopra che sotto terra, e come si evolvono nel tempo. "Questo studio è una spiegazione più dettagliata e meccanicistica di questi processi, " Egli ha detto.

Altri fattori che favoriscono gli alberi decidui a foglia larga in un futuro clima più caldo sono la loro maggiore capacità di rigenerazione delle piantine post-incendio e la loro capacità di crescere rapidamente e quindi di competere per la luce. "Le piante hanno strategie diverse per sopravvivere in diverse condizioni ambientali, " ha detto Mekonnen.

Lo studio ha scoperto che sia il cambiamento climatico che l'aumento degli incendi erano necessari per produrre il dominio degli alberi decidui a foglia larga. Negli scenari di incendio testati in cui gli incendi sono aumentati, si prevedeva che quel cambiamento si sarebbe verificato intorno all'anno 2058. Se il riscaldamento si fosse verificato senza un aumento degli incendi o viceversa, il modello ha scoperto che le conifere sempreverdi sono rimaste il tipo di albero dominante dell'Alaska fino al 21° secolo.

Un'altra componente forestale che sarà colpita è la fauna selvatica. "Le latifoglie decidue hanno una grande chioma che copre la vegetazione sottostante, copertura erbacea potenzialmente in diminuzione. quelle piante, soprattutto muschio, sono foraggi molto importanti per la fauna selvatica, " ha detto Mekonnen.

Cosa c'è di più, la tecnica di modellazione può essere utilizzata per studiare come i cambiamenti climatici e gli incendi influenzeranno altre aree geografiche. "Il nostro approccio di modellazione è applicabile ad altre regioni settentrionali perché i meccanismi fondamentali che controllano queste dinamiche sono simili ovunque, " ha detto Mekonnen.