AGI – Le alte temperature hanno sempre avuto un forte impatto sul nostro pianete. Anche in tempi lontanissimi.
Il forte riscaldamento globale avvenuto circa 56 milioni di anni fa durante il Massimo termico Paleocene-Eocene, PETM, provocò un rapido diradamento delle foreste, con la perdita dei grandi alberi, lo spostamento verso nord delle specie vegetali e un aumento dell’erosione, nonostante le elevate concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica potessero inizialmente favorire la crescita delle piante.
Gli effetti del caldo sulle foreste
A ricostruire per la prima volta quantitativamente la struttura di quelle antiche foreste utilizzando le cellule fossilizzate delle foglie sono stati Regan Dunn, paleobotanica del La Brea Tar Pits e del Natural History Museum of Los Angeles County, Ellen D. Currano, dell’University of Wyoming, e colleghi.
I risultati, pubblicati su “Science”, mostrano che l’effetto combinato dell’aumento della CO2, del riscaldamento e della riduzione delle precipitazioni determinò un’estesa apertura delle chiome forestali e una trasformazione degli ecosistemi terrestri. Il PETM rappresenta uno dei più’ mportanti episodi di rapido riscaldamento naturale conosciuti nella storia recente della Terra.
Durante questo periodo una massiccia immissione di carbonio di origine vulcanica nell’atmosfera determinò un forte aumento delle temperature globali. Proprio per questo viene utilizzato dagli scienziati come termine di confronto per comprendere come gli ecosistemi possano reagire a un aumento rapido della concentrazione atmosferica di gas serra.
Le differenze con il presente
ll confronto con la situazione attuale presenta però una differenza fondamentale. “Stiamo immettendo CO2 nell’atmosfera più velocemente di qualsiasi processo naturale conosciuto”, ha spiegato Dunn. “La Terra non ha mai sperimentato un rilascio di carbonio al ritmo che stiamo creando oggi. Il PETM ci offre la migliore finestra disponibile per capire come il clima e gli ecosistemi terrestri rispondano a una massiccia iniezione di carbonio prima che gli esseri umani iniziassero a trasformare il pianeta”.
Per ricostruire ciò che accadde alle foreste, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo basato sui frammenti di cuticola delle foglie conservati nei sedimenti fossili. Da queste strutture microscopiche sono riusciti a calcolare il Leaf Area Index, LAI, un parametro che misura quanta parte del cielo è occupata dalle foglie e consente quindi di quantificare la densità della copertura forestale. È la prima volta che frammenti fossilizzati di cuticola vengono utilizzati per ricostruire il LAI di foreste vissute decine di milioni di anni fa. Il principio utilizzato dagli scienziati parte dalla forma delle cellule epidermiche delle foglie, quelle cresciute nelle zone più ombreggiate di una foresta fitta presentano cellule più allungate rispetto a quelle maggiormente esposte alla luce solare.
La forma di queste cellule risulta quindi fortemente correlata alla densità della vegetazione. Una volta cadute e degradate le foglie, parte della loro struttura cellulare puo’ conservarsi nei sedimenti e diventare una sorta di archivio microscopico dell’antica copertura forestale. Per calibrare il metodo, Dunn e colleghi hanno studiato foreste moderne dell’America centrale e meridionale.
Un tuffo nel passato
Il metodo è stato poi applicato ai fossili provenienti dall’Hanna Basin, nel Wyoming, un bacino particolarmente ricco di ligniti, carbone e altre rocce sedimentarie contenenti materiale organico. Nel corso di oltre dieci anni di ricerche, il gruppo ha raccolto centinaia di campioni relativi ai periodi precedenti e successivi al PETM.
Il Wyoming di 56 milioni di anni fa aveva un aspetto radicalmente diverso da quello attuale. Le sue foreste ospitavano gigantesche sequoie dell’alba, Metasequoia, insieme a sicomori, ontani, palme e altre piante subtropicali e tropicali. I fossili conservati nell’Hanna Basin hanno consentito ai ricercatori di seguire la trasformazione di questi ecosistemi durante il rapido riscaldamento.
I risultati dello studio
I risultati indicano che il PETM fu accompagnato da un vero e proprio “imbrunimento” del paesaggio.
Mentre le temperature aumentavano e le precipitazioni diminuivano, numerose specie vegetali migrarono verso nord e le chiome forestali diventarono progressivamente più aperte. La riduzione della copertura degli alberi favori’ a sua volta l’erosione e alterò il ciclo terrestre dell’acqua.
“Capire come la struttura delle foreste sia cambiata durante il PETM è davvero importante perché ci dice come la crescita delle piante, la biomassa e la produttività siano influenzate dall’aggiunta di grandi quantità di anidride carbonica nell’atmosfera”, ha spiegato Currano. “Si scopre che troppa anidride carbonica è negativa per le foreste perché il riscaldamento e l’inaridimento che l’accompagnano sottopongono gli alberi a stress e ne uccidono molti“.
Secondo Currano, durante il PETM le chiome divennero più aperte e diminuirono i grandi alberi, con conseguenze sul clima, sul ciclo dei nutrienti, sull’alterazione delle rocce e sugli animali che vivevano nelle foreste.
Le foreste contemporanee
A partire dagli anni Ottanta, i satelliti hanno registrato una generale tendenza all’aumento della superficie fogliare del pianeta, favorita anche dall’effetto fertilizzante della maggiore concentrazione di CO2. Secondo Dunn, pero’, con il progressivo riscaldamento questa tendenza sta cambiando e numerose regioni stanno passando dal “greening”, l’inverdimento, al “browning”, l’imbrunimento della vegetazione. La ricostruzione del PETM suggerisce quindi che un’elevata disponibilità di CO2 non garantisce necessariamente foreste più dense e produttive: oltre determinate condizioni, lo stress associato al caldo e alla siccità può prevalere sull’effetto fertilizzante del carbonio.
Gli autori sottolineano inoltre che le foreste moderne devono affrontare contemporaneamente pressioni che non hanno un equivalente diretto nel PETM, tra cui deforestazione, incendi più frequenti e intensi, frammentazione degli habitat, specie invasive e cambiamenti nell’uso del suolo.
Questi fattori possono diminuire ulteriormente la capacità degli ecosistemi forestali di resistere e recuperare. “Quando iniziamo a perdere le foreste, perdiamo anche questi fondamentali pozzi di carbonio”, ha concluso Dunn. “Il PETM ci ricorda che quando le foreste declinano, le conseguenze si propagano attraverso il sistema climatico”.
