La risposta della fisiologia della vegetazione alla siccità a livello globale è poco compresa a causa della mancanza di osservazioni dirette. In uno studio pubblicato di recente sulla rivista Nature, gli esperti hanno esaminato le risposte della vegetazione alla fotosintesi nei periodi di siccità diffusa, in base all’evaporazione ed al contenuto di acqua nella vegetazione, sulla base di dati raccolti ad una distanza rilevata e tramite la tecnica di apprendimento automatico.
Gli autori dello studio hanno concluso che il calo funzionale della vegetazione è in gran parte dovuto alla sotto-regolazione della fisiologia della vegetazione come la conduttanza stomatale e l’efficienza dell’effetto della luce, con la più forte sotto-regolazione nelle regioni che sono soggette alla siccità. La reazione fisiologica della vegetazione è un calo nelle regioni umide che provoca anche una discrepanza tra i cambiamenti funzionali e i cambiamenti strutturali dovuti ad una grave siccità. Gli esperti hanno realizzato modelli in base alla risposta fisiologica alla siccità, utilizzando simulazioni che combinano gli effetti del suolo e dell’atmosfera sulla connessione pianta-atmosfera in base ad un modello di trasferimento radiativo.
La siccità e i cambiamenti della fisiologia delle piante
Pertanto, osservazione delle risposte fisiologiche della vegetazione causate dalla siccità in un aerea limitata è principalmente controllata dalle condizioni stesse della siccità e ulteriormente modulata dalle condizioni idrometeorologiche anormali a seconda dei vari tipi di vegetazione. Quindi, isolare e quantificare le risposte fisiologiche della vegetazione alla siccità consente una migliore comprensione del feedback biogeochimico e biofisico dell’ecosistema in rapporto al cambiamento climatico.
La siccità che limita l’umidità del suolo aumenta in termini di durata e di intensità in molte aree del mondo. La siccità colpisce la vegetazione, incrementando il rischio mancanza di carbonio e di mancanza idrica che induce la mortalità della pianta dal momento che la vegetazione terrestre regola direttamente i flussi di carbonio e di acqua sulla superficie terrestre, la pianta in risposta alla siccità al clima conseguente all’aggravamento del riscaldamento globale.
Le proprietà delle piante
La funzione della vegetazione è influenzata dalla sua struttura (ad esempio, dalla grandezza della foglia) e dalla sua fisiologia (ad esempio, la chiusura stomatale). Questi due componenti possono rispondere in modo diverso, il che sottolinea che la risposta della vegetazione alla siccità richiede di distinguere i cambiamenti strutturali e fisiologici che ne conseguono. La copertura delle foglie delle piante è una delle principali proprietà della struttura della vegetazione.
Gli indici di vegetazione satellitare o gli indici di superficie fogliare (LAI) sono prodotti sulla base della copertura fogliare verde e sono stati ampiamente studiati per comprendere la risposta della vegetazione alla siccità. I recenti progressi condotti in ambito del telerilevamento satellitare fornisce l’opportunità di monitorare la fisiologia della vegetazione e il conseguente funzionamento, come illustrato nella Fig. 1.
La fluorescenza come indicatore della fotosintesi
Nello specifico, la fluorescenza, creata dalla clorofilla indotta dal sole (SIF) è un indicatore della fotosintesi, e lo strumento di monitoraggio troposferico (TROPOMI) a bordo del satellite Sentinel-5p fornisce alcune immagini degli ecosistemi globali dipendenti dalla clorofilla a partire dal 2018 e supera i pregiudizi indotti dalle nuvole negli ecosistemi dipendenti dalla clorofilla negli indici delle piante verde.
Poiché gli ecosistemi prodotti dalla clorofilla sono influenzati dalla radiazione foto-sinteticamente attiva e dalla variabilità angolare della luce solare, si parla di SIF relativo (SIF diviso per radiazione riflessa nei vicini raggi infrarossi) poiché questo prodotto filtra da questi effetti. La temperatura superficiale del suolo (LST) è strettamente legata all’evapotraspirazione degli ecosistemi.
Le strumentazioni adottate nello studio
Pertanto, poiché l’evapotraspirazione degli ecosistemi non può essere osservata direttamente su scala globale, gli esperti hanno convertito la temperatura superficiale del suolo attraverso la strumentazioni di imaging a risoluzione moderata, lo Spettroradiometro (MODIS).
Il contenuto idrico della vegetazione può essere stimato dal telerilevamento a microonde per valutare la vegetazione idraulica. Il recupero ottico di vegetazione ad alta frequenza è sensibile ai cambiamenti di contenuto dei bacini idrici, in modo che essi
trasportino le informazioni sulla regolazione stomatica durante il giorno.
