Mentre il clima si riscalda, incombe una riorganizzazione della vita vegetale nel mondo

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I precedenti periodi di rapido riscaldamento milioni di anni fa hanno drasticamente alterato le piante e le foreste sulla Terra. Ora, gli scienziati vedono l'inizio di un riassetto più improvviso e dirompente della flora mondiale, una tendenza che si intensificherà se le emissioni di gas serra non verranno controllate.

Circa 56 milioni di anni fa, subito dopo che il Paleocene lasciò il posto all'Eocene, il mondo si riscaldò improvvisamente. Gli scienziati continuano a discutere la causa ultima del riscaldamento, ma concordano sulla causa prossima: un'enorme esplosione di anidride carbonica è entrata nell'atmosfera, aumentando la temperatura media della Terra di 7-14 gradi Fahrenheit. Il Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), come è noto questo evento, è "il miglior analogo geologico" per il moderno cambiamento climatico antropogenico, ha affermato la paleobotanica dell'Università del Wyoming Ellen Currano.

Studia come il calore improvviso del PETM abbia influito sulle piante. È noto che Darwin paragonò i reperti fossili a un libro a brandelli, mancante della maggior parte delle sue pagine e con tutte le righe oscurate tranne poche. Il PETM, che è durato circa 200.000 anni, conferma l'analogia. Il Bighorn Basin del Wyoming è l'unico posto sulla Terra in cui gli scienziati hanno trovato macrofossili vegetali (visibili ad occhio nudo, cioè) che risalgono al PETM. Le foglie fossili che Currano e i suoi colleghi hanno trovato lì dipingono un vivido ritratto.

Prima del PETM, ha detto, viveva una foresta di cipressi, platani, ontani, cornioli, noci e altre specie, tutte suggestive di un clima temperato, un po' paludoso, forse non dissimile da quello del sud-est degli Stati Uniti. Poi, con l'inizio del PETM, quella foresta scomparve, i suoi alberi scomparvero dai reperti fossili. "Durante l'evento climatico si ha un giro d'affari quasi completo di piante", ha detto Currano. Apparve una nuova foresta, questa composta da palme, membri tolleranti al calore della famiglia dei fagioli, e altre piante evocative dei tropici semi-aridi.

È una storia ripetuta in tutta la documentazione sui fossili: quando il clima cambia, cambia anche la disposizione delle piante del mondo. Le specie si muovono avanti e indietro verso i poli, su e giù per il pendio. Alcune specie crescono più comuni, altre più rare. Le specie si dispongono insieme in nuove combinazioni. I reperti fossili rivelano le piante per quello che sono, come esseri mobili. Per le specie vegetali, migrare in risposta ai cambiamenti climatici è spesso una questione di sopravvivenza.

Le piante amanti del calore stanno diventando più comuni, dal centro dell'Amazzonia al centro del Nebraska.

Poiché le emissioni di gas serra generate dall'uomo provocano un rapido riscaldamento del mondo, questo movimento è di nuovo in corso. Gli scienziati hanno osservato le piante che si spostano verso i poli e verso l'alto. Hanno notato vecchi ecosistemi improvvisamente sostituiti da nuovi, spesso a seguito di incendi, epidemie di insetti, siccità o altri disturbi. Hanno osservato un aumento del numero di alberi che muoiono e hanno assistito alla morte di un numero crescente delle piante più grandi e antiche del mondo, compresi i baobab dell'Africa e i cedri del Libano. Proprio questo mese, gli scienziati hanno annunciato che l'incendio del castello, che ha bruciato la Sierra Nevada in California lo scorso anno, ha ucciso da solo oltre il 10% delle sequoie giganti mature del mondo.

Finora, molti di questi cambiamenti sono sottili, apparentemente non correlati l'uno all'altro, ma sono tutti aspetti dello stesso fenomeno globale, uno che secondo gli scienziati è probabile che diventi molto più evidente nei decenni a venire.

Il clima si sta attualmente riscaldando almeno 10 volte più velocemente rispetto all'inizio del PETM. Nel peggiore dei casi, il Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico prevede che, nei prossimi 100-150 anni, la temperatura media della Terra potrebbe aumentare all'incirca della stessa quantità che ha fatto durante il PETM. I drammatici cambiamenti della vegetazione potrebbero arrivare non nel giro di secoli o millenni, ma decenni; uno studio del 2019, ad esempio, ha previsto che le vaste foreste interne dell'Alaska passeranno dall'essere dominate dalle conifere all'essere dominate dalle latifoglie entro la metà di questo secolo.

Gli scienziati discutono su come sarà questo riarrangiamento floreale. In alcuni luoghi, può avvenire in silenzio ed essere facilmente ignorato. In altri, tuttavia, potrebbe essere uno degli effetti più consequenziali e dirompenti del cambiamento climatico. "C'è molto di più che possiamo aspettarci nei prossimi decenni", ha detto il paleoecologo dell'Università del Wisconsin-Madison Jack Williams. "Quando la gente parla di incendi nell'ovest, di specie che si spostano verso l'alto, per me questo è solo l'inizio".

Questi alberi di baobab, vicino a Morondava, in Madagascar, hanno fino a 2.800 anni. Gli scienziati attribuiscono la morte improvvisa di antichi baobab negli ultimi anni ai cambiamenti climatici.
Atlantide Phototravel / Getty Images

Williams è un coautore senior di uno studio pubblicato questo mese su Science che fornisce un contesto sul cambiamento floreale nel presente e nel recente passato geologico. Guidato dagli ecologi dell'Università di Bergen Ondřej Mottl e Suzette Flantua, il team di ricercatori ha utilizzato più di 1.000 record di pollini fossili raccolti da tutto il mondo per confrontare i tassi di cambiamento floreale negli ultimi 18.000 anni. È il più grande studio di questo tipo, ha detto Williams, che rappresenta molte migliaia di ore di sforzi scientifici combinati.

I ricercatori hanno scoperto che il tasso di cambiamento ha raggiunto il picco quando il mondo si è riscaldato alla fine dell'ultima era glaciale. Quindi, il tasso di cambiamento ha iniziato a salire ancora più velocemente a partire da 2.000 e 4.000 anni fa. Questo era un periodo in cui il clima globale era relativamente stabile, quindi i cambiamenti erano probabilmente dovuti alle attività umane. Lo studio suggerisce che le persone, che hanno trascorso migliaia di anni a riorganizzare le piante del mondo per l'agricoltura e per altri motivi, rimangono attualmente il motore più forte del cambiamento nei cambiamenti delle piante del mondo. Ma afferma anche quanto potentemente il clima abbia guidato il cambiamento e suggerisce come potrebbe di nuovo. "Probabilmente c'è un'eredità umana di un po' di tempo fa", ha detto Flantua. “Inoltre, stiamo aggiungendo un cambiamento piuttosto massiccio di temperatura. È una combinazione pericolosa».

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Che aspetto avrà il cambiamento floreale per coloro che lo vivranno? Sebbene la documentazione fossile offra un utile senso del quadro generale, è spesso confusa nei dettagli, in particolare su scale di anni e decenni. Gli scienziati che cercano di tracciare l'andirivieni delle specie vegetali nel presente affrontano un problema simile. Le piante rilasciano costantemente semi e spore, piccole dita genetiche che si aggrappano ovunque possono. Quando cambiano le condizioni fisiche o biologiche, cambiano anche i luoghi dove le varie specie vegetali possono trovare acquisto; nel tempo, la gamma e l'abbondanza dell'intera specie cambiano. È così che funziona in teoria, comunque. Capire che succede è un'altra cosa. Per fare ciò, gli scienziati hanno bisogno di record a lungo termine per il confronto. Tali record sono distribuiti in modo non uniforme in tutto il mondo e sono tutti di portata geografica o temporale limitata; le immagini satellitari globali, ad esempio, risalgono solo agli anni '70.

Tuttavia, nei luoghi in cui gli scienziati hanno documenti storici a lungo termine, negli ultimi decenni hanno avuto la tendenza a trovare piante in movimento. Gli arbusti stanno spuntando in tutto l'Artico. Nuove specie di piante stanno colonizzando le cime delle montagne. In uno degli studi più ampi sui cambiamenti della gamma floreale, un gruppo di ricercatori guidati dall'ecologo dell'Università di Miami Kenneth Feeley ha usato i dati dell'erbario per tracciare come le comunità vegetali nell'emisfero occidentale erano cambiate dal 1970 al 2011. Comprende 20.000 specie e 20 milioni di singole osservazioni, i dati mostrano che le piante amanti del calore stavano diventando più comuni quasi ovunque i ricercatori guardassero, "dal centro dell'Amazzonia al centro del Nebraska", ha detto Feeley.

Alcune specie possono migrare notevolmente velocemente, forse fino a un miglio all'anno.

Questo tipo di cambiamento floreale probabilmente passerà inosservato alle persone, ha affermato la geografa della Yale School of the Environment Jennifer Marlon, che studia la percezione del cambiamento climatico da parte del pubblico. Le persone, ha detto, sono in sintonia con la variazione selvaggia tra giorni, settimane e stagioni, non i cambiamenti a lungo termine causati dal cambiamento climatico. Le persone tendono anche ad avere una breve memoria di ciò che li circonda, un fenomeno noto come "linea di base mobile". "Ci dimentichiamo molto rapidamente quale fosse la linea di base", ha detto. “Tendiamo a normalizzare il cambiamento intorno a noi.”

Le specie la cui migrazione probabilmente noteremo per prime sono quelle di importanza agricola, commerciale o culturale. Il paleoecologo dell'Università del Maine Jacquelyn Gill indica l'acero da zucchero, il cui progetto degli scienziati si sposterà molto a nord nei prossimi decenni. "Come ecologista, sono felice che l'acero da zucchero stia monitorando il clima", ha detto Gill – è un segno di resilienza. D'altra parte, ha detto: "Come persona che vive nel Maine e ama lo sciroppo d'acero, sono estremamente preoccupata per l'impatto dei movimenti dell'acero da zucchero su un cibo a cui tengo, sui mezzi di sussistenza dei miei vicini e sull'industria del turismo. .”

Questi cambiamenti nelle gamme delle specie hanno anche gravi implicazioni per gli ambientalisti. Gli esperti dicono che il clima che cambia significa che il Parco Nazionale di Sequoia alla fine rimarrà senza le sue sequoie, il Parco Nazionale di Joshua Tree senza i suoi alberi di Joshua. Come per gli aceri da zucchero di Gill, questo è angosciante dal punto di vista umano, sebbene potenzialmente di scarsa importanza dal punto di vista delle piante. La domanda è se le sequoie, gli alberi di Giosuè e innumerevoli altre piante saranno in grado di raggiungere nuovi habitat adatti. Per decenni, gli scienziati hanno discusso se le piante sarebbero in grado di monitorare il tasso di cambiamento climatico e se le persone dovrebbero intervenire per aiutare le specie rare e isolate a raggiungere un habitat più adatto.

Da un lato, le prove fossili del tardo Pleistocene e dell'inizio dell'Olocene suggeriscono che alcune specie possono migrare rapidamente, forse più di un miglio all'anno. D'altra parte, studi in Europa e Nord America suggeriscono che molte specie di alberi non hanno tenuto il passo con il clima che si è riscaldato alla fine del Pleistocene.

Un incendio nel Parco nazionale delle Blue Mountains in Australia nel 2018. Incendi sempre più caldi stanno accelerando i cambiamenti nei cambiamenti della flora a livello globale.

Andrew Merry / Getty Images

La documentazione fossile è chiara su un punto, ha affermato Steve Jackson, ecologo e direttore dei Southwest and South Central Climate Adaptation Science Centers dell'U.S. Geological Survey: ciascuna delle 400.000 specie di piante del mondo reagirà in modo diverso al cambiamento climatico. Le mutevoli condizioni sposteranno le probabilità della concorrenza verso alcuni, lontano da altri. Oggi, ad esempio, il pino ponderosa è il pino più diffuso in Nord America, che cresce dalla Columbia Britannica al confine messicano della California e fino all'estremo oriente del Nebraska. Si affianca all'artemisia, al creosoto e al saguaro come simbolo floreale dell'arido Occidente.

Ma al culmine dell'ultima era glaciale, 20.000 anni fa, l'albero sembra essere stato estremamente raro, apparentemente confinato in un paio di piccole zone dell'Arizona e del New Mexico. "Il cambiamento climatico non influenzerà tutti allo stesso modo", ha detto Jackson. "Ci saranno vincitori e vinti".

Non tutto il riassetto della flora mondiale avverrà lentamente o in modo sottile. Come ha sottolineato Gill, affinché la composizione di un ecosistema cambi, i membri di nuove specie devono arrivare, ma anche i membri di vecchie specie devono farsi strada. "La morte deve essere parte di quella storia", ha detto. Le piante mature, in particolare le piante longeve come gli alberi, sono spesso in grado di sopravvivere in condizioni fisiche che non si adattano più alle loro piantine. "Gli alberi possono restare a lungo in climi inadatti e semplicemente non riprodursi", ha detto. Come un elastico, questo squilibrio tra piante e ambiente si allunga e si allunga. Quando le piante mature muoiono, la tensione viene improvvisamente rilasciata. Nuove specie invadono.

Scienziati di tutto il mondo hanno notato che gli ecosistemi si trasformano improvvisamente in nuovi stati, da fitte foreste a boschi aperti, ad esempio, o da boschi a boscaglia. Molto spesso, queste trasformazioni avvengono sulla scia di un incendio, un'epidemia di insetti o un'ondata di caldo, che dovrebbero aumentare di intensità man mano che il mondo si riscalda. Le temperature più calde stressano le piante e accelerano il ciclo di vita degli insetti che le attaccano. Currano e i suoi colleghi hanno scoperto che durante il PETM gli insetti hanno causato molti più danni alle foglie rispetto a prima o dopo.

La tendenza del cambiamento climatico a uccidere gli alberi significa che le campagne per piantare alberi da sole non forniranno una panacea.

È probabile che il fuoco sia un catalizzatore particolarmente visibile del cambiamento, ha affermato Marlon, il geografo di Yale. I disastrosi incendi in Australia, California e Amazzonia negli ultimi anni sono anticipazioni di cosa aspettarsi nei prossimi decenni. "Abbiamo molto altro da bruciare", ha detto.

Alcuni scienziati si aspettano che, in molte parti del mondo, il cambiamento floreale rimarrà per lo più impercettibile. I cambiamenti di tipo soglia, guidati dal fuoco e dalla morte di massa della foresta, dicono, saranno concentrati in luoghi che stanno già vivendo quegli eventi. Altri pensano che i cambiamenti improvvisi potrebbero presto diventare più diffusi. “Il problema è che non si tratta delle condizioni medie. Si tratta degli estremi", ha affermato David Breshears, ecologista dell'Università dell'Arizona. Ha indicato un'ondata di caldo di un mese che ha colpito l'Australia occidentale nel 2011. Ha ucciso il 20% degli alberi nell'area colpita. Tali ondate di calore sono particolarmente mortali se abbinate a siccità come quella che attualmente sta attanagliando gran parte del West americano.

Come Breshears e lo scienziato del clima Jonathan Overpeck hanno sottolineato in un recente editoriale, la tendenza del cambiamento climatico a uccidere gli alberi significa che, di per sé, le campagne per piantare alberi non forniranno una panacea per il cambiamento climatico. "L'azione di primo ordine deve essere la riduzione delle emissioni", ha affermato Breshears.

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Currano acconsentì. Le alte temperature del PETM sono durate per circa 180.000 anni. I giacimenti fossili del Wyoming mostrano che, quando finì, la maggior parte delle specie che esistevano prima del PETM tornarono. È un segno della resilienza della flora ai cambiamenti climatici, ha detto Currano: "Non vediamo un grande evento di estinzione". Ma quel messaggio di speranza può essere applicato ai giorni nostri solo se gli umani smettono di pompare anidride carbonica nell'atmosfera, ha detto: "Altrimenti siamo in condizioni senza precedenti e il PETM è lo scenario migliore".