Agosto 9, 2022

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Le foreste del Midwest degli Stati Uniti monitoreranno lo stoccaggio del carbonio per millenni

Quando le piante respirano il carbonio dall’atmosfera e lo immagazzinano nelle loro foglie, ramoscelli, steli e radici, aiutano la Terra a mantenere l’equilibrio del carbonio, una componente fondamentale della stabilità climatica.

Sebbene questa biomassa legnosa contenga uno dei più grandi pool di carbonio terrestre, i cambiamenti nel volume della biomassa legnosa nel corso di migliaia di anni sono poco noti, con la maggior parte delle osservazioni dirette della biomassa vegetale che non durano più di pochi decenni. Poiché gli alberi crescono molto lentamente, questa mancanza di dati porta a una significativa mancanza di conoscenza. In assenza di dati empirici, gli scienziati formulano ipotesi che portano a incertezze sul pozzo di carbonio a lungo termine e sulle proiezioni del futuro sistema climatico del carbonio.

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Scienza Il 23 giugno 2022 mira a colmare questa lacuna di conoscenza. Guidato da Ann Rayhoe del Centro interdisciplinare per le scienze del sistema terrestre (ESSIC) dell’Università del Maryland, un team internazionale di scienziati ha ricostruito il ritmo naturale e il modello di stoccaggio del carbonio, dipingendo un quadro vivido di come le foreste si sono evolute nel corso dei secoli. I risultati hanno il potenziale per cambiare le discussioni in corso su come gestire i paesaggi per massimizzare lo stoccaggio del carbonio mentre si raggiungono gli obiettivi di conservazione.

“Abbiamo scoperto che le foreste del Midwest americano si sono espanse e ampliate negli ultimi 10.000 anni”, ha affermato Rayhoe, borsista post-dottorato di ESSIC. “Ci dice che le basi preistoriche per comprendere le foreste erano imperfette e che è importante dal punto di vista del sequestro del carbonio conservare alberi che crescono più grandi e vivono più a lungo”.

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Per lo studio, il team ha sviluppato ReFAB (Reconstruction of Aboveground Forest Biomass), un modello bayesiano che stima la biomassa legnosa fuori terra sulla base di una serie temporale di assemblaggi di pollini fossili nei sedimenti. Hanno utilizzato ReFAB per ricostruire statisticamente i cambiamenti nella biomassa legnosa su un’area di oltre 600.000 km nel Midwest superiore degli Stati Uniti negli ultimi 10.000 anni.

I ricercatori hanno scoperto che dopo il degrado iniziale post-pleistocenico, la biomassa legnosa è quasi raddoppiata negli ultimi 8.000 anni. Questo risultato differisce in modo significativo dalle precedenti ricostruzioni della biomassa forestale nel Canada orientale, il che potrebbe essere dovuto alle differenze nei tipi di foresta tra le regioni. Studi precedenti utilizzavano anche modelli più semplici che non tenevano conto delle incertezze nei dati e trovavano risultati che indicavano un cambiamento minimo o nullo della biomassa negli ultimi 6000 anni. ReFAB corregge questi dubbi, tenendo conto dell’autocorrelazione temporale, dell’incertezza nella datazione dei sedimenti e dell’incertezza nella relazione tra la biomassa legnosa in superficie e i dati sui pollini multivariati, consentendo ai ricercatori di ingrandire una scala più fine, rivelando le tendenze che sono state nascoste in Precedente.

“Abbiamo scoperto che l’ambiente forestale è importante per comprendere il ciclo del carbonio”, ha affermato Rayho. “Il costante accumulo di carbonio è stato guidato da due distinte risposte ecologiche al cambiamento climatico regionale: la diffusione dei biomi forestali e l’espansione della popolazione di specie arboree con un’elevata biomassa forestale”.

Tuttavia, la biomassa legnosa che ha impiegato migliaia di anni per accumularsi ha impiegato meno di due secoli per essere distrutta. Il disboscamento dell’età industriale e l’agricoltura hanno gravemente esaurito questo accumulo di carbonio. I ricercatori hanno scoperto che il declino della biomassa legnosa nell’area di studio si è verificato a più di 10 volte il tasso di cambiamento della biomassa legnosa fuori terra in qualsiasi secolo negli ultimi 10.000 anni.

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Questa scoperta potrebbe cambiare il modo in cui le foreste vengono gestite per mitigare gli effetti del cambiamento climatico. Lo stoccaggio di biomassa nell’area è stato guidato dall’espansione della popolazione di specie arboree a biomassa più elevata come la cicuta orientale e il faggio americano. Una volta stabilita questa specie, le foreste ad alta biomassa sono state preservate a livello regionale per migliaia di anni. Queste ricostruzioni confermano le argomentazioni secondo cui le specie ad alta biomassa nelle foreste antiche svolgono un ruolo importante nello stoccaggio del carbonio e devono essere conservate.

“La gestione delle foreste dovrebbe concentrarsi sul mantenimento di un gran numero di alberi”, ha affermato Raihu. “Questo ha il potenziale per simulare i processi naturali di sequestro del carbonio e, in definitiva, estendere i tempi e le grandezze su cui gli ecosistemi terrestri continueranno a respingere i cambiamenti climatici agendo come un pozzo di carbonio”. »

Il team continuerà questo lavoro con la NASA per studiare la Global Ecosystem Dynamics (GEDI), che aiuterà a proteggere i grandi alberi fornendo mappe ad alta risoluzione della struttura 3D delle foreste di tutto il mondo. GEDI amplierà le conoscenze esistenti sull’estensione, la struttura e la densità della biomassa. Grazie a questa ricchezza di informazioni, i ricercatori saranno in grado di prevedere meglio il futuro delle foreste.

Raiho e il suo team intendono utilizzare questi dati di ricostruzione per migliorare le simulazioni utilizzate dall’IPCC per comprendere meglio l’impatto del cambiamento climatico sulla Terra e sui suoi ecosistemi. Il lavoro di Raiho migliorerà queste simulazioni e previsioni informando la componente vegetale dei modelli.

“Questo lavoro non sarebbe possibile senza tutte le persone che hanno raccolto e contato i dati sui pollini fossili”, ha detto Rayho. Probabilmente ci sono state un centinaio di persone negli ultimi decenni che hanno svolto tutto il lavoro sulla Terra. In questa ricerca abbiamo utilizzato più di 232 nuclei di polline fossile. Migliaia di ore sono state spese per raccogliere dati. Abbiamo utilizzato il database Neotoma per accedere a questi preziosi dati. ”

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Oltre a Raiho, questo studio ha incluso ricercatori dell’Università di Notre Dame, dell’Università della California, di Berkeley, dell’Università di Calgary e dell’US Geological Survey.

Questa ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation (Premio n. DEB-1241874, 1241891, 1241868, 1241868 e 1458021).