Praterie in tutto il mondo, che sostengono la maggior parte degli animali al pascolo nel mondo, sono passati agli arbusti in un processo che gli scienziati chiamano "invasione di piante legnose".

Il pascolo gestito delle zone aride è la forma più ampia di utilizzo del suolo del pianeta, che ha portato a sforzi diffusi per invertire questa tendenza e ripristinare la copertura erbosa a causa della convinzione che si traduca in una minore quantità di acqua che entra nei corsi d'acqua e nelle falde acquifere.

Un nuovo studio condotto da Adam Schreiner-McGraw, un ricercatore post-dottorato in idrologia presso l'Università della California, lungo il fiume, modellato l'invasione di arbusti su un paesaggio in pendenza e ha raggiunto una conclusione sorprendente:l'invasione di arbusti sui pendii può aumentare la quantità di acqua che va nelle acque sotterranee. L'effetto degli arbusti è così potente da controbilanciare persino le minori precipitazioni annuali previste durante il cambiamento climatico.

Fino ad ora, i ricercatori hanno pensato che le piante legnose come alberi e arbusti abbiano radici più profonde dell'erba. Questa convinzione derivava dagli scienziati che eseguivano i loro studi correlati su un terreno pianeggiante.

"È sorprendente che la composizione dell'ecosistema sia ciò che controlla i futuri cambiamenti previsti per la ricarica delle acque sotterranee, " ha detto Schreiner-McGraw. "Questo non significa che il cambiamento climatico non sia importante, ma quel cambiamento della vegetazione è potenzialmente più importante e qualcosa su cui gli scienziati e i gestori del territorio dovrebbero concentrarsi maggiormente sulla comprensione".

Co-autore Hoori Ajami, un assistente professore di idrologia delle acque sotterranee presso l'UC Riverside, ha affermato che il documento esamina gli effetti combinati del cambiamento climatico e della vegetazione sui processi di ricarica delle acque sotterranee in ambienti aridi.

"La maggior parte degli studi fino ad oggi ha esaminato questi cambiamenti in modo isolato, " ha detto Ajami. "Qui illustriamo che gli effetti combinati del cambiamento della vegetazione e del cambiamento climatico potrebbero essere maggiori o minori della somma delle sue parti".

L'intrusione di arbusti nelle praterie è spesso considerata un problema perché riduce la quantità di foraggio disponibile per il pascolo del bestiame e può portare a macchie di terreno più nude e al conseguente aumento dell'erosione del suolo. Questo processo di creazione di terreno più nudo è chiamato "xerificazione". Il cambiamento climatico contribuisce alla xerificazione, ma la soppressione degli incendi e il pascolo eccessivo giocano i ruoli più importanti.

Ha senso che gli arbusti, che hanno sistemi di radici profonde insieme a fusti spessi e molte foglie, cattura più acqua dell'erba mentre filtra nel terreno, lasciando meno acqua disponibile per reintegrare le falde acquifere sotterranee. Ricerca sulla "ricarica diffusa, "il processo mediante il quale l'acqua rifornisce le falde acquifere su una vasta area, sembra confermarlo per i paesaggi piatti. La xerificazione delle praterie è stata quindi considerata dannosa sia per il bestiame che per il ciclo dell'acqua.

"Ci siamo avvicinati a questa ricerca con una semplice premessa che la topografia gioca un ruolo nella ridistribuzione dell'acqua disponibile, e questo dovrebbe influenzare gli esiti della xerificazione, " ha detto il coautore Enrique R. Vivoni, professore all'Arizona State University.

Il gruppo ha esaminato la ricarica mirata, che si verifica quando i pendii incanalano l'acqua in aree concentrate, come i corsi d'acqua. I ruscelli hanno spesso fondali sabbiosi, che permettono all'acqua di infiltrarsi rapidamente e impediscono agli arbusti radicati di aspirarla.

Per simulare gli effetti dell'invasione delle piante legnose e del cambiamento climatico sulle risorse idriche sono stati utilizzati i dati di un pendio di una montagna desertica altamente monitorata nel New Mexico. Il team ha scoperto che non solo gli arbusti aumentavano la ricarica mirata delle acque sotterranee, ma che lo hanno fatto anche in condizioni in cui il cambiamento climatico ha ridotto la quantità di pioggia.

Hanno anche modellato una forma più estesa di invasione arbustiva chiamata ispessimento, in cui le piante crescono in fitti boschetti senza macchie nude, e trovato, come nelle precedenti ricerche sul paesaggio pianeggiante, gli arbusti hanno ridotto la quantità di ricarica delle acque sotterranee anche sui pendii.

Sui pendii, terreno nudo tra macchie di arbusti è necessario per guidare l'acqua nei letti dei torrenti. L'aumento del deflusso aumenta la ricarica mirata delle acque sotterranee.

"Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che una transizione dalla prateria alla macchia può aumentare la sostenibilità delle falde acquifere, " ha affermato Schreiner-McGraw. "Il modo migliore per aumentare la ricarica mirata in questo sistema è aumentare la quantità di deflusso dai pendii che si concentra nei letti dei torrenti".

Molto probabilmente il cambiamento climatico aumenterà la ricarica delle acque sotterranee rendendo più grandi i temporali, ma meno frequenti. Le tempeste più grandi aumentano la quantità di deflusso che raggiunge i canali di fondo sabbioso e aumenta la ricarica delle acque sotterranee. I risultati di questo studio suggeriscono che anche la vegetazione giocherà un ruolo importante nella ricarica delle acque sotterranee in futuro.

Sebbene lo studio si sia svolto nel New Mexico, Schreiner-McGraw ha affermato che si applica ad ambienti simili. Ampie parti della California sono anche savane desertiche. La California meridionale e la Central Valley hanno morfologie simili a quelle trovate nel sito di studio del New Mexico. Queste aree potrebbero sperimentare processi idrologici simili, sebbene i fiumi atmosferici creino tempeste molto diverse dalle tempeste monsoniche, quindi sono necessarie ulteriori ricerche.

"Lo studio evidenzia il ruolo del monitoraggio a lungo termine nella comprensione delle dinamiche del bilancio idrico dei bacini idrografici, e il ruolo che la modellazione basata sui processi svolge nella comprensione delle dinamiche del sistema, " ha detto Ajami.