Il limite della foresta continua a salire a causa del riscaldamento globale, aumentando da 10 a 100 metri all’anno a seconda della regione. Questi alberi si avvicinano sempre più ai laghi d’alta quota. Una ricerca condotta da un team internazionale di scienziati ha analizzato per la prima volta a livello molecolare le connessioni esistenti tra questi due ecosistemi. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications, mostrano che l’innalzamento del limite delle foreste influenza il carbonio organico nei laghi ad alta quota e latitudine e influisce sulla composizione biogeochimica delle loro acque. Il risultato è una maggiore concentrazione di CO2, fonte di ulteriori gas serra. Questa scoperta è tanto più importante se si considera che esistono migliaia di laghi di questo tipo in tutto il mondo.
Il carbonio organico contenuto nel suolo dei prati reagisce in modo diverso da quello contenuto nel suolo degli alberi. Tuttavia, finora non si sapeva come avrebbe reagito il carbonio presente nelle foreste a contatto con i laghi alpini. Il carbonio svolge un ruolo cruciale nei laghi, in quanto serve come alimento per i batteri, e questi laghi sono noti per contenere piccole quantità di carbonio. Quando il limite degli alberi si alza, la composizione del suolo cambia. E quando la neve si scioglie o piove, l’acqua trasporta questa materia organica nei laghi. Questo è il fenomeno che Hannes Peter, ricercatore presso il Laboratoire de recherche en écosystèmes fluviaux (RIVER) dell’EPFL, ha studiato in collaborazione con scienziati di diverse università europee.
La nostra ipotesi iniziale era di esporre i batteri del lago al carbonio organico proveniente da diversi terreni.
Hannes Peter, ricercatore del laboratorio RIVER dell’EPFL
"La nostra ipotesi iniziale era di esporre i batteri dei laghi al carbonio organico proveniente da diversi terreni", spiega Hannes Peter, specialista in ecologia e biogeochimica il cui laboratorio fa parte del Centro di ricerca sull’ambiente alpino e polare (ALPOLE) di Sion. "Abbiamo prelevato campioni d’acqua e aggiunto carbonio organico disciolto dal suolo al di sotto del limite della foresta, ma anche dal suolo al di sopra di esso. Abbiamo osservato la reazione dei batteri. Hanno prodotto più biomassa o, al contrario, hanno rilasciato più CO2 nell’atmosfera’ Abbiamo dimostrato che con il carbonio al di sotto della linea, si è verificato il secondo scenario".
Molecole di carbonio sequenziate
Per documentare questo fenomeno, i ricercatori hanno utilizzato uno strumento di misurazione molto preciso e sofisticato, con sede presso una delle università partner in Germania, che consente di analizzare le singole molecole. "Abbiamo aperto una scatola nera solo grazie ai progressi della tecnologia e alla diffusione dei sistemi di analisi oggi disponibili per lo studio del carbonio. Abbiamo rintracciato più di 2.500 molecole contenute nel carbonio organico, osservato quelle che venivano consumate più rapidamente dai batteri e studiato l’intero processo di degradazione. In questo modo siamo giunti alla conclusione che i laghi alpini emettono più CO2 quando il limite della foresta aumenta". Con quali conseguenze? "La nostra ricerca è un primo passo in un’analisi che si concentra esclusivamente sui batteri e sulla loro efficacia nella gestione del carbonio. È necessario fare di più per misurare l’impatto di queste emissioni nell’ambiente. Ma l’aspetto affascinante dei batteri è che sono in grado di adattarsi ad ambienti molto diversi".
Mappare l’evoluzione della foresta alpina
L’evoluzione della foresta in quota viene studiata anche da un altro team di scienziati con sede presso il Centro di ricerca sull’ambiente alpino e polare (ALPOLE) nel campus vallesano dell’EPFL a Sion. La dottoranda Thien-Anh Nguyen e i suoi colleghi del Laboratorio di scienze computazionali per l’ambiente e l’osservazione della Terra (ECEO) hanno sviluppato un software in grado di mappare l’espansione della foresta alpina in quasi 80 anni. Lo strumento, guidato dall’intelligenza artificiale e disponibile come open source, fornisce un quadro chiaro di questa espansione in tutta la regione delle Prealpi di Vaud e del Vallese. Per la modellazione, gli scienziati hanno lavorato con migliaia di foto fornite da Swisstopo che coprono il periodo dal 1946 al 2020. La sfida è stata quella di addestrare il software a integrare immagini di diversa qualità e risoluzione. È la prima volta che questo movimento della foresta alpina viene mappato in modo così preciso e su scala così ampia. Lo strumento consentirà, tra l’altro, di analizzare la velocità del fenomeno, conseguenza diretta dell’abbandono dell’agricoltura e dell’aumento delle temperature, e di quantificare il contributo di questi due fattori.
Riferimenti
"Treeline displacement may affect lake dissolved organic matter processing at high latitudes and altitudes", Núria Catalán, Carina Rofner, Charles Verpoorter, María Teresa Pérez, Thorsten Dittmar, Lars Tranvik, Ruben Sommaruga & Hannes Peter, Nature Communications, marzo 2024.
