In uno studio pubblicato su Global Change Biology , un team guidato dal dottorato in scienze del sistema Terra. il candidato Jinhyuk Kim del laboratorio di James Randerson, professore di scienze del sistema Terra, rivela come gli incendi stanno aumentando i tassi di fotosintesi in Canada e Alaska.

Scoprono che l’aumento degli incendi sta spazzando via le foreste di abeti neri che crescono in modo relativamente lento e contribuiscono allo strato organico dei suoli sottostanti. In molte zone, arbusti e alberi decidui, come salici e pioppi tremuli, si trasferiscono dopo un incendio. Queste piante hanno un metabolismo molto più elevato, il che significa che possono affermarsi più velocemente dell'abete rosso.

Nel 2023, il Canada ha vissuto la sua stagione di incendi più devastante, con oltre 46 milioni di acri bruciati. Il lavoro degli autori suggerisce che questi incendi potrebbero accelerare i cambiamenti già in corso nelle foreste settentrionali a causa del cambiamento climatico.

"Stiamo assistendo a livelli più elevati di fotosintesi che persistono per decenni dopo l'incendio", ha affermato Kim. "Invece di un ritorno immediato delle foreste di conifere sempreverdi, in alcune regioni assistiamo a una sostituzione a lungo termine di queste foreste con specie a crescita più rapida."

Più fotosintesi c’è, più le piante riescono a rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera. Un'ipotesi è che ciò potrebbe creare un bacino per l'anidride carbonica e contribuire a mitigare il riscaldamento globale.

"Ma poiché hai bruciato il carbonio immagazzinato nelle piante e nei loro terreni organici, anche l'aumento della fotosintesi che osserviamo non si traduce necessariamente in un maggiore stoccaggio di carbonio a lungo termine", ha detto Kim. "Le tendenze crescenti degli incendi hanno implicazioni significative per la composizione delle specie forestali e la funzione dell'ecosistema, ma probabilmente influiscono negativamente sul bacino di accumulo del carbonio terrestre. Questo è il motivo per cui è importante studiare come il cambiamento del paesaggio dovuto agli incendi e al riscaldamento influenza diversi aspetti del ciclo del carbonio terrestre." /P>

Per misurare il tasso di variazione della fotosintesi nelle piante boreali, Kim e il suo team hanno utilizzato i dati dei satelliti Orbiting Carbon Observatory 2 che tracciano la fluorescenza delle piante da utilizzare come proxy per la fotosintesi.

"È una misurazione più recente che siamo stati in grado di osservare a livello globale", ha affermato Kim, spiegando che l'uso delle misurazioni della fluorescenza è un nuovo approccio alla misurazione della fotosintesi. "Abbiamo anche questa lunga serie temporale sulla copertura del suolo da Landsat, e possiamo osservare come gli incendi stanno modificando la copertura vegetale del territorio e quindi collegarla ai cambiamenti nel segnale di fluorescenza indotto dal sole. Scopriamo che gli incendi stanno modificando la copertura del suolo, che, a sua volta, può aumentare la stagionalità dei flussi di carbonio su larga scala spaziale."

Kim ha aggiunto che è un segno di ecosistemi instabili in cui i tipi di piante nella regione stanno cambiando rapidamente.

In un altro studio condotto da un team guidato dal dottorato in scienze del sistema Terra. candidata Allison Welch, i ricercatori descrivono che tipo di piante si stanno espandendo nella tundra artica e alpina.

"Con l'aumento delle temperature e dell'attività degli incendi, stiamo assistendo a una maggiore crescita di arbusti decidui più grandi", ha detto Welch, il cui team ha studiato cinque diversi siti di tundra alpina per la ricerca, che appare in Arctic, Antarctic, and Alpine Research .

"Abbiamo riscontrato un aumento della crescita degli arbusti di una specie specifica chiamata ontano", ha detto Welch, che lavora nel laboratorio di Claudia Czimczik, professoressa di scienza del sistema Terra. "E in questi siti è semplicemente aumentata la produttività della vegetazione."

Il team di Welch ha anche segnalato una diminuzione dello spessore dello strato organico – lo strato più superficiale del suolo caratterizzato da un alto contenuto di carbonio organico – nei siti della tundra. Strati organici meno profondi, ha spiegato Welch, significano che c’è meno isolamento per il permafrost artico sottostante. Il permafrost trasporta vaste riserve di materia organica congelata che, se scongelata, potrebbe decomporsi e rilasciare nell’atmosfera gas che riscaldano il pianeta, come l’anidride carbonica. "Se si dispone di uno strato organico sano, è probabile che si favorisca la stabilità del permafrost", ha affermato Welch.

Nel terzo studio, pubblicato su Geophysical Research Letters , un team guidato da Ph.D. Il candidato Hui Wang, che lavora presso il Dipartimento di Scienze del Sistema Terra con il Prof. Alex Guenther, ha ottenuto misurazioni sul campo e poi ha eseguito simulazioni al computer per descrivere come, mentre gli ecosistemi artici sperimentano un clima in riscaldamento, le emissioni della molecola isoprene stanno aumentando a ritmi che sono molto più alto del previsto.

"Questo cambiamento cambierà indirettamente il clima", ha detto Wang. Questo perché l'isoprene influisce sulla formazione di ozono, aerosol e livelli di metano nell'aria. Gli aerosol influenzano la formazione delle nuvole, che a loro volta possono influenzare il clima locale. E le piante, ha spiegato Wang, rilasciano più isoprene quando il clima è più caldo.

I cambiamenti riportati negli studi indicano che gli ecosistemi artico-boreali stanno rapidamente cambiando in risposta agli incendi e al riscaldamento.

"Questi tre studi sono esempi di come l'Artico sta cambiando più rapidamente di quanto previsto in precedenza", ha affermato Czimczik, coautore dell'articolo di Welch. "L'aumento dell'attività degli incendi, attraverso il suo effetto sulla composizione della vegetazione, ha il potenziale di accelerare lo scioglimento del permafrost oltre i ritmi che ci aspettavamo a causa del cambiamento climatico."

"Possiamo vedere che l'ambiente è instabile e che ci sono interazioni complesse non solo dalle comunità vegetali in cambiamento, ma anche dalle risposte di quelle piante al clima in rapido cambiamento. Ciò ha conseguenze per l'ambiente e per l'intero sistema Terra, quindi è qualcosa di importante che dobbiamo capire meglio", ha detto Kim.