Una piccola percentuale di foglie sugli alberi nelle foreste tropicali potrebbe avvicinarsi alla soglia di temperatura critica per la fotosintesi, come suggerisce uno studio pubblicato di recente sulla rivista Nature. Si stima che circa lo 0,01% di tutte le foglie superino attualmente questa temperatura critica, ma ci sono incertezze circa l’intervallo di temperature potenzialmente critiche negli alberi tropicali. Gli autori dello studio suggeriscono che le foreste tropicali possono resistere ad un aumento di temperatura di 3,9°C rispetto alle attuali, prima di un potenziale punto di ribaltamento, quindi è necessaria un’azione per proteggere il destino delle foreste tropicali che fungono da depositi critici di carbonio e ospitano la maggior parte della biodiversità mondiale e possono essere particolarmente sensibili all’aumento delle temperature.
La temperatura critica oltre la quale i macchinari fotosintetici negli alberi tropicali iniziano a cedere, in media, corrisponde alla temperatura di circa 46,7 °C. Tuttavia, non è chiaro se le temperature delle foglie sperimentate dalla vegetazione tropicale si avvicinino a questa soglia, o presto sotto il cambiamento climatico. Christopher Doughty e i colleghi hanno usato misurazioni ad alta risoluzione delle temperature superficiali su scala globale, inclusi Brasile, Porto Rico e Australia, per stimare le temperature di picco della foresta tropicale.
I cambiamenti climatici e le ripercussioni sulla fotosintesi
Le misure sono state prese da uno strumento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale tra il 2018 e il 2020. Gli autori dello studio hanno rilevato che le temperature hanno raggiunto un picco medio di circa 34°C, anche se una piccola parte di quelle osservate superava i 40°C. Circa lo 0,01% delle foglie delle fronde superiori degli alberi supera la temperatura alla quale la fotosintesi inizia a cedere in un anno tipico.
Inoltre, gli studi sul futuro riscaldamento globale prevedono che questo valore salirà all’1,4% in condizioni future di riscaldamento globale. Un modello che incorpora queste dinamiche negli scenari futuri del cambiamento climatico suggerisce che la morte e la perdita di foglie su larga scala possa iniziare a verificarsi se si verifica il riscaldamento supera i 3,9°C. Gli autori dello studio fanno notare che questa temperatura rientra nel peggiore dei casi per le previsioni sui cambiamenti climatici; tuttavia, propongono che siano necessari obiettivi ambiziosi di mitigazione del cambiamento climatico e una riduzione della deforestazione per aiutare le foreste a rimanere al di sotto delle soglie critiche a livello termico.
Le variazioni di temperatura nelle foreste tropicali
Le temperature medie delle foreste tropicali sono alte, e le loro variazioni stagionali sono relativamente piccole, quindi anche un piccolo cambiamento di temperatura potrebbe avere un impatto maggiore sulle specie di piante tropicali rispetto a un grande cambiamento di temperatura in altre regioni globali. Le temperature medie sono aumentate di 0,5 ºC per decennio in alcune regioni tropicali e le temperature estreme stando diventando sempre più alte (per esempio, il fenomeno di El Niño del 2015 ha provocato un aumento di 1,5°C delle temperature rispetto a El Niño del 1997).
Le foreste tropicali sono vicino o sopra la temperatura ottimale per consentire la fotosintesi, ma in un prossimo futuro un ulteriore incremento delle temperature può chiudere gli stomi, riducendo il raffreddamento della traspirazione che espone le foglie a temperature dannose. Più di 150 anni fa, Sachs (1864) ha riportato che le foglie di diverse specie vegetali potrebbero resistere alle temperature fino a 50ºC, ma morirebbe a temperature anche leggermente superiori.
La portata dei danni alle foreste tropicali
Nell’era del cambiamento climatico, questo risultato risulta ancora più rilevante. Il fatto che le foreste siano vicine alle temperature critiche, come ha proposto Sachs, è una questione particolarmente importante nelle foreste tropicali che trattengono sino a 250 miliardi di tonnellate di CO2, e ospitano la maggior parte della biodiversità del mondo e può essere più sensibile all’aumento delle temperature rispetto alle altre regioni ecologiche. Più recentemente, le tecniche per determinare la capacità delle foglie di resistere alle alte temperature sono state perfezionate fino a concentrarsi sulla Tcrit, ovvero la temperatura a cui si verificano dei danni irreversibili alla macchina della fotosintesi. Negli ultimi anni, i dati della Tcrit sono diventati sempre più frequenti.
Gli esperti hanno ipotizzato che le temperature di coda più elevate possono essere importanti per le future previsioni del cambiamento climatico nelle foreste tropicali, poiché le singole foglie che superano il livello Tcrit, muoiono, riducendo così il potenziale raffreddamento evaporativo netto. Alcune regioni tropicali, come il Sud-est dell’Amazzonia, potrebbe già avere superato le soglie critiche. Molti recenti studi sulla siccità su larga scala hanno dimostrato che la maggior parte degli alberi esposti al sole muore a causa delle temperature troppo alte.
La previsione del rischio della morte totale delle foglie
Lo studioso Christopher Doughty della Northern Arizona University ha dichiarato: “Stiamo prevedendo la morte totale delle foglie. Se dovesse accadere, questo sarebbe un importante punto di svolta“. Tuttavia, i risultati dello studio indicano che è probabile che questo punto critico venga raggiunto solo negli scenari peggiori di riscaldamento, che ora si ritengono non plausibili. Doughty ha aggiunto: “Non sembra che arriveremo a questo, ma è possibile”. La temperatura limite di 47°C nel quale il meccanismo cellulare che cattura l’energia dalla luce solare viene danneggiato irreversibilmente e le foglie solitamente muoiono “sembra un valore elevato”, come afferma Martijn Slot dello Smithsonian Tropical Research Institute di Panama e altro autore dello studio.
Slot ha aggiunto al riguardo: “Ma la temperatura delle foglie può essere molto più alta della temperatura dell’aria”, aggiunge. Le piante del deserto possono tollerare temperature superiori a 47°C, ma nelle foreste pluviali ci sono solo piccole variazioni nella tolleranza al calore tra le specie, afferma Slot. Si pensava che nessuna foglia nelle foreste tropicali raggiungesse il limite di tolleranza. Per confermarlo, i ricercatori hanno condotto una serie di studi a terra in tutto il mondo, compreso il posizionamento di sensori di temperatura su singole foglie nella parte superiore delle foreste pluviali. “Questo è incredibilmente impegnativo – ha dichiarato Slot – torni e un temporale ha strappato i sensori o le formiche hanno mangiato il nastro“. La nuova ricerca mostra che gli effetti locali della deforestazione, insieme al riscaldamento climatico globale, potrebbero già far sì che le regioni diventino climaticamente inadatte alle foreste pluviali.
