Secondo un nuovo studio pubblicato su Science Advances condotto da ricercatori della Northern Arizona University, il Woodwell Climate Research Center e l’Università di Waikato, Nuova Zelanda potremmo non avere più molto tempo per fermare il cambiamento climatico.
Utilizzando più di due decenni di dati dalle torri di misurazione in tutti i principali biomi in tutto il 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 “serbatoio di carbonio terrestre” —Diminuisce man mano che le temperature continuano a salire.
La biosfera terrestre – l’attività delle piante terrestri e dei microbi del suolo – è responsabile di gran parte del “respiro” della Terra, scambiando anidride carbonica e ossigeno. Gli ecosistemi di tutto il mondo assorbono l’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 quanto ne ha rilasciato, mitigando il cambiamento climatico.
Ma poiché le temperature da record continuano a diffondersi in tutto il mondo, questo potrebbe non continuare; i ricercatori di NAU, Woodwell Climate e Waikato hanno rilevato una soglia di temperatura oltre la quale rallenta l’assorbimento di carbonio delle piante e accelera il rilascio di carbonio.
L’autrice principale Katharyn Duffy, ricercatrice post-dottorato presso il NAU, ha notato un forte calo 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 l’acqua e la luce solare.
“La Terra ha una febbre in costante crescita e, proprio come il corpo umano , sappiamo che ogni processo biologico ha una gamma di temperature alle quali si comporta in modo ottimale e quelle al di sopra delle quali la funzione si deteriora“, ha detto Duffy. “Allora abbiamo cercato di scoprire quanto possono resistere le piante”.
Questo studio è il primo a rilevare una soglia di temperatura per la fotosintesi da dati osservativi su scala globale. Mentre le soglie di temperatura per la fotosintesi e la respirazione sono state studiate in laboratorio, i dati di Fluxnet forniscono una finestra su ciò che gli ecosistemi della Terra stanno effettivamente sperimentando e su come stanno rispondendo.
“Sappiamo che la temperatura ottimale per gli esseri umani si aggira intorno ai 37 gradi Celsius (98 gradi Fahrenheit), ma nella comunità scientifica non sapevamo quale sia quella ottimale per la biosfera terrestre”.
Per rispondere a questa domanda, Duffy ha collaborato con i ricercatori della Woodwell Climate e dell’Università di Waikato che hanno recentemente sviluppato un nuovo approccio: MacroMolecular Rate Theory (MMRT). Con le sue basi nei principi della termodinamica, MMRT ha permesso ai ricercatori di generare curve di temperatura per tutti i principali biomi e il globo.
E 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 – sono già stati superati in natura, ma non hanno visto alcun controllo della temperatura sulla respirazione. Ciò significa che in molti biomi, il riscaldamento continuo causerà il declino della fotosintesi mentre i tassi di respirazione aumenteranno in modo esponenziale, spostando l’equilibrio degli ecosistemi dal pozzo di carbonio alla fonte di carbonio e accelerando il cambiamento climatico.
“Diversi tipi di piante variano nei dettagli delle loro risposte alla temperatura, ma tutte mostrano un calo della fotosintesi quando fa troppo caldo“, ha detto il coautore della NAU George Koch.
In questo momento, meno del 10% della biosfera terrestre sperimenta temperature oltre questo massimo fotosintetico. Ma, all’attuale tasso di emissioni, fino alla 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 nel Taiga in Russia e Canada saranno tra i primi a raggiungere questo punto critico.
“La cosa più sorprendente che la nostra analisi ha mostrato è che la temperatura ottimale per la fotosintesi in tutti gli ecosistemi è così bassa“, ha detto Vic Arcus, biologo presso l’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 frenare il riscaldamento per rimanere ai livelli stabiliti dall’accordo sul clima di Parigi, il pozzo di carbonio della terra non continuerà a compensare le nostre emissioni e non potremo guadagnare tempo”.
