El Niño: contro la siccità l’Amazzonia sceglie l’autodifesa “chimica”

Uno studio mostra come la foresta abbia modificato le emissioni di composti volatili durante la siccità più intensa mai registrata in Amazzonia. Innescando un meccanismo destinato a influenzare anche l’atmosfera

di Matteo Cavallito

Tra il 2023 e il 2024, sotto la spinta di El Niño, il riscaldamento periodico delle acque superficiali dell’Oceano Pacifico Centro-Meridionale e Orientale che si verifica con cadenza variabile nei mesi invernali, l’Amazzonia ha sperimentato, come noto, la più grave siccità della sua storia. Ed è proprio in quell’occasione che la maggiore foresta pluviale del Pianeta ha attivato un inatteso meccanismo di difesa chimica. È quanto emerge da uno studio pubblicato sulla rivista Nature Communications Earth & Environment.

L’indagine, condotta dai ricercatori del Max Planck Institute for Chemistry di Magonza, nell’ambito del progetto internazionale Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), una collaborazione scientifica tra Germania e Brasile avviata nel 2009, gli autori hanno potuto approfondire i meccanismi con cui la vegetazione reagisce agli eventi climatici estremi. Nel corso della ricerca, che ha coinvolto anche l’Istituto Nazionale di Ricerca dell’Amazzonia (INPA) e la locale Università statale (UEA), gli autori hanno raccolto campioni d’aria sopra la chioma della foresta analizzandoli successivamente mediante gascromatografia e spettrometria di massa.

Il ruolo dei composti volatili nell’equilibrio dell’atmosfera

La ricerca, nel dettaglio, si è posta l’obiettivo di misurare i cosiddetti composti organici volatili biogenici (BVOC) ovvero quelle molecole a base di carbonio emesse naturalmente dalla vegetazione e fondamentali per gli equilibri chimici dell’atmosfera. Tra queste, spiegano gli autori dello studio, c’è in particolare l’isoprene, il composto più diffuso della categoria, le cui emissioni globali sarebbero comprese, secondo le stime, tra 450 e 600 milioni di tonnellate annue. “La vegetazione rappresenta la principale fonte di isoprene biogenico, con le foreste pluviali tropicali responsabili di circa l’80% delle emissioni globali, di cui quasi il 30% proveniente dalla sola foresta amazzonica”, rileva lo studio.

La ricerca, inoltra, evidenzia come la sostanza venga poi rapidamente ossidata in atmosfera contribuendo a influenzare alcuni processi fondamentali per il clima.

Le emissioni di isoprene, infatti, influenzano “la capacità ossidativa dell’atmosfera, incidendo così sulla permanenza del metano, uno dei principali gas serra” e contribuiscono alla formazione di “aerosol organici secondari (SOA), che a loro volta possono influenzare la formazione delle nubi”. Individuare i cambiamenti che investono il rilascio di queste molecole durante gli eventi estremi, di conseguenza, significa anche comprendere come potrebbero modificarsi in futuro gli equilibri atmosferici soggetti a un clima sempre più caldo.

La risposta chimica della foresta allo stress

I risultati hanno mostrato una risposta estremamente selettiva alla siccità da parte dei composti biogenici. Mentre le emissioni di isoprene e monoterpeni sono rimaste sostanzialmente stabili, infatti, quelle dei sesquiterpeni – le molecole altamente reattive che gli alberi producono come segnali di stress e come sostanze protettive – sono aumentate del 122% nel corso dell’evento di El Niño. Ancora più significativa è stata la scoperta di emissioni inattese di alcoli sesquiterpenici – i tipici componenti primari degli oli essenziali estratti da piante e cortecce – come β-eudesmolo, α-eudesmolo e γ-eudesmolo, rilevate durante la stagione delle piogge successiva al picco della siccità.

Secondo gli autori, questa persistenza dimostra che la risposta della foresta non termina con la fine dell’evento climatico ma continua anche durante la fase di recupero.

“Studi precedenti hanno mostrato che i tassi di emissione di isoprene da parte delle piante restano costanti o possono persino aumentare leggermente nelle fasi iniziali della siccità, per poi diminuire quando lo stress idrico diventa severo”, spiega ancora la ricerca. Per questo, “la persistenza degli elevati livelli di A-Iso osservata durante la stagione secca dell’evento El Niño del 2023 suggerisce che lo stress da siccità non avesse ancora raggiunto una soglia tale da sopprimere in modo significativo le emissioni di isoprene”. Per i ricercatori, insomma, l’aumento delle temperature ha rappresentato il principale fattore responsabile dell’incremento dell’isoprene atmosferico. Confermando il ruolo di questa molecola nei meccanismi di termoregolazione delle piante.

Anche il suolo dell’Amazzonia è decisivo

Parallelamente, lo studio ha evidenziato anche il ruolo svolto dal suolo amazzonico, un fattore spesso trascurato nei modelli climatici. Durante la grande siccità del 2023, infatti, la drastica riduzione dell’umidità del terreno “ha limitato gli scambi gassosi del suolo, mentre le ondate di calore associate hanno ulteriormente ridotto la respirazione del terreno e la capacità dei suoli della foresta amazzonica di assorbire l’isoprene presente nell’atmosfera”. Gli effetti della siccità, in altre parole, non riguardano soltanto la vegetazione ma coinvolgono anche i processi microbiologici del suolo, alterando il bilancio complessivo dei composti organici volatili presenti nell’aria.

Secondo Jonathan Williams, il responsabile del progetto, in futuro la capacità della foresta di ripristinare le normali emissioni di composti organici volatili biogenici potrebbe essere progressivamente compromessa.

“Tra un evento di El Niño e l’altro, che si verificano ogni 2-7 anni, la foresta pluviale può tornare ai livelli originari di emissioni, privi di stress”, ha spiegato in una nota del Max Planck Institute. “Tuttavia, i modelli climatici indicano che gli eventi di El Niño diventeranno più frequenti e intensi nel corso di questo secolo, per cui queste emissioni potrebbero trasformarsi in una caratteristica permanente della regione, alterando la composizione chimica dell’atmosfera sovrastante”. In ogni caso, concludono i ricercatori, diventa oggi necessario integrare i processi di assorbimento dell’isoprene da parte del suolo nei modelli di chimica atmosferica e in quelli climatici.