Identificati i tre fattori principali che controllano il comportamento e le risposte degli ecosistemi terrestri

Capacità di massimizzare la produttività primaria, efficienza nell'uso dell'acqua ed efficienza di utilizzo del carbonio. Studio a forte partecipazione italiana

[23 Settembre 2021]

Lo studio “The three major axes of terrestrial ecosystem function”, pubblicato su Nature da un folto team internazionale che comprendeva gli italiani Edoardo Cremonese, Gianluca Filippa e Marta Galvagno dell’ARPA Valle d’Aosta, Giorgio Matteucci del Cnr-Ibe, Leonardo Montagnani della Libera Università di Bolzano, Cinzia Panigada e Micol Rossini dell’Università di Milano Bicocca e Dario Papale dell’Università della Tuscia di Viterbo. ha identificato tre funzioni chiave che governano il comportamento degli ecosistemi e che sono legate alla loro efficienza nell’utilizzo di carbonio e acqua»: 1) la capacità di massimizzare la produttività primaria, 2) l’efficienza nell’uso dell’acqua e 3) l’efficienza di utilizzo del carbonio. Il team di ricercatori è convinto che «Il monitoraggio di questi tre indicatori consente di valutare quanto un ecosistema sia adattabile ai cambiamenti climatici e ambientali e come possa svilupparsi ulteriormente in determinate condizioni»

Al CNR ricordano che «Gli ecosistemi terrestri svolgono diverse funzioni di rilevante importanza per le dinamiche naturali e forniscono servizi vitali per il benessere e lo sviluppo economico e sociale, quali la fotosintesi (assorbimento di CO2 e rilascio di ossigeno), la produzione di biomassa e di cibo e la regolazione del ciclo dell’acqua e del clima. I cambiamenti climatici e ambientali e l’impatto dell’azione dell’uomo minacciano continuamente queste funzioni ecosistemiche. Per capire come gli ecosistemi terrestri stanno rispondendo e risponderanno in futuro a queste minacce è fondamentale individuare quali siano le funzioni principali che regolano il loro complesso comportamento in modo da studiarne e monitorarne lo stato di salute, l’efficienza e poterne prevedere l’evoluzione nel tempo».

Il team ricercatori guidato da Mirco Migliavacca del  Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC), ha cercato di rispondere a questa domanda, utilizzando dati ecologici ed ambientali ricavati da reti globali di stazioni di misura, combinate con osservazioni satellitari, modelli matematici, metodi statistici e di inferenza causale.

Migliavacca sottolinea che «Siamo stati in grado di identificare tre fattori chiave che riassumono il comportamento degli ecosistemi: la massima capacità di assimilare CO2 dall’atmosfera attraverso la fotosintesi, l’efficienza d’uso dell’acqua, e l’efficienza d’uso del carbonio per produrre biomassa. Usando solo questi tre fattori possiamo spiegare più del 70% ella variabilità delle funzioni ecosistemiche».

I ricercatori hanno analizzato in particolare  lo scambio di anidride carbonica, vapore acqueo ed energia in 203 siti di monitoraggio distribuiti globalmente (di cui ben 16 in Italia) e che coprono una grande varietà di zone climatiche e tipi di vegetazione. Per ogni sito sono state misurate ed elaborate proprietà ecologiche dell’ecosistema, variabili climatiche e del ciclo dell’acqua, così come caratteristiche della vegetazione e dati di biomassa derivati da satellite.

Markus Reichstein, direttore del Dipartimento di integrazione biogeochimica al MPI-BGC, aggiunge che «Con l’efficienza nell’uso dell’acqua come secondo fattore più importante, i nostri risultati sottolineano anche l’importanza della disponibilità di acqua per le prestazioni degli ecosistemi. Questo sarà di cruciale importanza per considerare gli effetti del cambiamento climatico».

Al CNR  evidenziano che «L’analisi dei dati ed i modelli utilizzati hanno determinato che le tre funzioni chiave identificate sono a loro volta legate ad una serie di caratteristiche quali la struttura (altezza e biomassa), allo stato nutrizionale (azoto fogliare) ed il vigore della vegetazione, che sono proprietà che possono essere influenzate dai disturbi e regolate da una corretta gestione delle foreste. Allo stesso tempo, l’efficienza nell’uso dell’acqua e del carbonio dipende in modo critico anche dal clima e soprattutto dalla lunghezza e frequenza dei periodi di siccità. Questo mette ancora una volta in evidenza la rilevanza del cambiamento climatico in atto per il funzionamento degli ecosistemi negli anni a venire e la necessità di considerare il loro adattamento. E’ importante rimarcare che lo studio non sarebbe stato possibile senza l’esistenza di reti di monitoraggio globali che in Europa si sono organizzate in infrastrutture collaborative di ricerca come ICOS ed eLTER. Queste reti raccolgono dati preziosi che consentiranno anche di osservare i fattori di controllo identificati nei prossimi anni».

Reichstein conclude; «La nostra analisi informativa è un passo importante nella determinazione degli indicatori per il comportamento e la salute degli ecosistemi».