Gli alberi faticano a “respirare” mentre il clima si riscalda

“Abbiamo scoperto che gli alberi nei climi più caldi e secchi essenzialmente tossiscono invece di respirare”, ha affermato Max Lloyd, assistente ricercatore di geoscienze alla Penn State e autore principale dello studio recentemente pubblicato su Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze. “Stanno inviando CO₂ direttamente nell’atmosfera molto più degli alberi in condizioni più fresche e umide.”

Attraverso il processo della fotosintesi, gli alberi rimuovono la CO₂ dall’atmosfera per produrre nuova crescita. Tuttavia, in condizioni di stress, gli alberi rilasciano CO₂ ritorno all’atmosfera, un processo chiamato fotorespirazione. Con l’analisi di un set di dati globale del tessuto degli alberi, il gruppo di ricerca ha dimostrato che il tasso di fotorespirazione è fino a due volte più alto nei climi più caldi, soprattutto quando l’acqua è limitata. Hanno scoperto che la soglia per questa risposta nei climi subtropicali inizia a essere superata quando le temperature medie diurne superano circa 68 gradi Fahrenheit e peggiora quando le temperature aumentano ulteriormente.

I risultati complicano la convinzione diffusa sul ruolo delle piante nel contribuire a assorbire, o utilizzare, il carbonio dall’atmosfera, fornendo nuove informazioni su come le piante potrebbero adattarsi ai cambiamenti climatici. È importante sottolineare che i ricercatori hanno notato che man mano che il clima si riscalda, i loro risultati dimostrano che le piante potrebbero essere meno capaci di assorbire CO2₂ fuori dall’atmosfera e assimilare il carbonio necessario per aiutare il pianeta a raffreddarsi.

“Abbiamo sbilanciato questo ciclo essenziale”, ha detto Lloyd. “Le piante e il clima sono indissolubilmente legati. La più grande riduzione di CO₂ dalla nostra atmosfera stanno fotosintetizzando gli organismi. È un grosso fattore nella composizione dell’atmosfera, quindi ciò significa che piccoli cambiamenti hanno un grande impatto.”

Attualmente le piante assorbono circa il 25% della CO2₂ emessi ogni anno dalle attività umane, secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ma questa percentuale è destinata a diminuire in futuro con il riscaldamento del clima, ha spiegato Lloyd, soprattutto se l’acqua scarseggia.

“Quando pensiamo al futuro del clima, prevediamo che la CO₂ aumenterà, il che in teoria è positivo per le piante perché quelle sono le molecole che respirano”, ha detto Lloyd. “Ma abbiamo dimostrato che ci sarà un compromesso di cui alcuni modelli prevalenti non tengono conto. Il mondo diventerà più caldo, il che significa che le piante saranno meno in grado di assorbire quella CO2₂.”

Nello studio, i ricercatori hanno scoperto che la variazione nell’abbondanza di alcuni isotopi di una parte del legno chiamata gruppi metossilici funge da tracciante della fotorespirazione negli alberi. Puoi pensare agli isotopi come varietà di atomi, ha spiegato Lloyd. Proprio come potresti avere versioni del gelato alla vaniglia e al cioccolato, gli atomi possono avere isotopi diversi con i loro “sapori” unici a causa delle variazioni nella loro massa. Il team ha studiato i livelli del “sapore” metossilico dell’isotopo in campioni di legno provenienti da circa trenta esemplari di alberi provenienti da una varietà di climi e condizioni in tutto il mondo per osservare le tendenze nella fotorespirazione. I campioni provenivano da un archivio dell’Università della California, Berkeley, che contiene centinaia di campioni di legno raccolti negli anni ’30 e ’40.

“Il database è stato originariamente utilizzato per addestrare i forestali a identificare gli alberi provenienti da diversi luoghi in tutto il mondo, quindi l’abbiamo riproposto per ricostruire essenzialmente queste foreste e vedere quanto assorbivano CO₂“, ha detto Lloyd.

Fino ad ora, i tassi di fotorespirazione potevano essere misurati in tempo reale solo utilizzando piante vive o esemplari morti ben conservati che trattenevano carboidrati strutturali, il che significava che era quasi impossibile studiare la velocità con cui le piante assorbono carbonio su larga scala o in passato. Lo spiegò Lloyd.

Ora che il team ha convalidato un modo per osservare il tasso di fotorespirazione utilizzando il legno, ha affermato che il metodo potrebbe offrire ai ricercatori uno strumento per prevedere quanto bene gli alberi potrebbero “respirare” in futuro e come si sono comportati nei climi passati.

La quantità di anidride carbonica nell’atmosfera sta rapidamente aumentando; secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration, è già più grande che mai negli ultimi 3,6 milioni di anni. Ma quel periodo è relativamente recente in termini geologici, ha spiegato Lloyd.

Il team lavorerà ora per portare alla luce i tassi di fotorespirazione nel passato antico, fino a decine di milioni di anni fa, utilizzando legno fossilizzato. I metodi consentiranno ai ricercatori di testare esplicitamente le ipotesi esistenti riguardanti l’influenza mutevole della fotorespirazione delle piante sul clima nel corso del tempo geologico.

“Sono un geologo, lavoro nel passato”, ha detto Lloyd. “Quindi, se siamo interessati a queste grandi domande su come funzionava questo ciclo quando il clima era molto diverso da oggi, non possiamo usare piante viventi. Potremmo dover tornare indietro di milioni di anni per capire meglio cosa potrebbe accadere al nostro futuro.” assomigliare.”

Altri autori dell’articolo sono Rebekah A. Stein, Daniel A. Stolper, Daniel E. Ibarra e Todd E. Dawson dell’Università della California, Berkeley; Richard S. Barclay e Scott L. Wing dello Smithsonian National Museum of Natural History e David W. Stahle dell’Università dell’Arkansas.

Il lavoro è stato finanziato in parte dall’Agouron Institute, dalla Heising-Simons Foundation e dalla US National Science Foundation.