La capacità della Terra di assorbire quasi un terzo delle emissioni di carbonio causate dall'uomo attraverso le piante potrebbe essere dimezzata entro i prossimi due decenni all'attuale tasso di riscaldamento, secondo un nuovo studio in Progressi scientifici dai ricercatori della Northern Arizona University, il Woodwell Climate Research Center e l'Università di Waikato, Nuova Zelanda. Utilizzando più di due decenni di dati provenienti da torri di misurazione in tutti i principali biomi del mondo, il team ha identificato un punto critico di temperatura oltre il quale la capacità delle piante di catturare e immagazzinare il carbonio atmosferico - un effetto cumulativo denominato "pozzo di assorbimento del carbonio terrestre" - diminuisce man mano che le temperature continuano a salire.

La biosfera terrestre - l'attività delle piante terrestri e dei microbi del suolo - fa gran parte del "respiro, " scambiando anidride carbonica e ossigeno. Gli ecosistemi di tutto il mondo assorbono anidride carbonica attraverso la fotosintesi e la rilasciano nell'atmosfera attraverso la respirazione di microbi e piante. Negli ultimi decenni, la biosfera ha generalmente assorbito più carbonio di quello che ha rilasciato, mitigazione del cambiamento climatico.

Ma poiché le temperature da record continuano a diffondersi in tutto il mondo, questo potrebbe non continuare; la NAU, I ricercatori di Woodwell Climate e Waikato hanno rilevato una soglia di temperatura oltre la quale l'assorbimento di carbonio delle piante rallenta e il rilascio di carbonio accelera.

L'autrice principale Katharyn Duffy, un ricercatore post-dottorato presso NAU, notato forti cali della fotosintesi al di sopra di questa soglia di temperatura in quasi tutti i biomi in tutto il mondo, anche dopo aver rimosso altri effetti come acqua e luce solare.

"La Terra ha una febbre in costante aumento, e molto simile al corpo umano, sappiamo che ogni processo biologico ha una gamma di temperature alle quali si comporta in modo ottimale, e quelli al di sopra dei quali la funzione si deteriora, "Duffy ha detto. "Quindi, volevamo chiedere, quanto possono resistere le piante?"

Questo studio è il primo a rilevare una soglia di temperatura per la fotosintesi dai dati osservativi su scala globale. Mentre le soglie di temperatura per la fotosintesi e la respirazione sono state studiate in laboratorio, i dati Fluxnet forniscono una finestra su ciò che gli ecosistemi della Terra stanno effettivamente vivendo e su come stanno rispondendo.

"Sappiamo che la temperatura ottimale per gli esseri umani è di circa 37 gradi Celsius (98 gradi Fahrenheit), ma noi della comunità scientifica non sapevamo cosa fossero quegli ottimi per la biosfera terrestre, "Duffy ha detto.

Ha collaborato con i ricercatori della Woodwell Climate e dell'Università di Waikato che hanno recentemente sviluppato un nuovo approccio per rispondere a questa domanda:la teoria della velocità macromolecolare (MMRT). Basandosi sui principi della termodinamica, MMRT ha permesso ai ricercatori di generare curve di temperatura per ogni bioma principale e il globo.

I risultati sono stati allarmanti.

I ricercatori hanno scoperto che i "picchi" di temperatura per l'assorbimento del carbonio - 18 gradi C per le piante C3 più diffuse e 28 gradi C per le piante C4 - vengono già superati in natura, ma non ho visto alcun controllo della temperatura sulla respirazione. Ciò significa che in molti biomi, il riscaldamento continuo farà diminuire la fotosintesi mentre i tassi di respirazione aumentano in modo esponenziale, ribaltare l'equilibrio degli ecosistemi da pozzo di carbonio a fonte di carbonio e accelerare il cambiamento climatico.

"Diversi tipi di piante variano nei dettagli delle loro risposte alla temperatura, ma tutti mostrano un calo della fotosintesi quando fa troppo caldo, ", ha affermato il coautore di NAU George Koch.

Proprio adesso, meno del 10% della biosfera terrestre sperimenta temperature oltre questo massimo fotosintetico. Ma all'attuale tasso di emissioni, fino a metà della biosfera terrestre potrebbe sperimentare temperature oltre quella soglia di produttività entro la metà del secolo e alcuni dei biomi più ricchi di carbonio al mondo, comprese le foreste pluviali tropicali in Amazzonia e nel sud-est asiatico e la Taiga in Russia e Canada, sarà tra i primi a raggiungere quel punto di svolta.

"La cosa più sorprendente che la nostra analisi ha mostrato è che la temperatura ottimale per la fotosintesi in tutti gli ecosistemi era così bassa, "ha detto Vic Arcus, un biologo dell'Università di Waikato e coautore dello studio. "In combinazione con l'aumento del tasso di respirazione dell'ecosistema attraverso le temperature che abbiamo osservato, i nostri risultati suggeriscono che qualsiasi aumento della temperatura superiore a 18 gradi C è potenzialmente dannoso per il pozzo di carbonio terrestre. Senza limitare il riscaldamento per rimanere al livello o al di sotto dei livelli stabiliti nell'Accordo sul clima di Parigi, il pozzo di carbonio terrestre non continuerà a compensare le nostre emissioni e a farci guadagnare tempo".