Quanto “producono” gli ecosistemi terrestri? Lo rivela una nuova banca dati

Il nuovo strumento contiene misurazioni di produzione primaria netta da 456 siti di tutto il mondo. Aiuterà a comprendere come gli ecosistemi terrestri immagazzinano carbonio e producono biomassa, migliorando i modelli climatici

di Emanuele Isonio

 

Quanta biomassa sono in grado di produrre gli ecosistemi terrestri? E quanta CO2 riescono a immagazzinare ogni anno? A queste due domande cruciali aiuterà a rispondere una nuova banca dati globale, realizzata grazie a un team di scienziati europei. Al suo interno, misurazioni dettagliate di net primary production (produzione netta primaria) da 456 siti attraverso i principali ecosistemi terrestri di tutto il mondo. Uno strumento innovativo che aiuterà a migliorare i modelli climatici e la gestione degli ecosistemi in tutto il mondo.

L’importanza della Net primary production

La Net Primary Production (NPP) rappresenta il carbonio accumulato dalle piante attraverso la fotosintesi dopo aver tenuto conto della loro respirazione. In parole povere, la quantità di biomassa che gli ecosistemi producono annualmente. Questa misurazione fondamentale costituisce la base della comprensione del ciclo globale del carbonio, della produzione alimentare e degli impatti dei cambiamenti climatici sui sistemi terrestri. “E’ una misura fondamentale della produzione di biomassa negli ecosistemi”, spiega Manuela Balzarolo, senior scientist al CMCC (Centro Euro-Mediterraneo per i cambiamenti climatici)  e coautrice dello studio.

La ricerca, pubblicato sulla rivista Scientific Data, stabilirà un benchmark per la calibrazione dei modelli di vegetazione e la valutazione delle risposte degli ecosistemi ai cambiamenti ambientali.

L’impatto sul ciclo del carbonio

L’importanza della net primary production non è però relegata solo alla ricerca accademica. “È il carbonio investito per la produzione annuale di biomassa vegetale e un servizio chiave per la società fornendo prodotti alimentari, fibre, combustibile e materiale da costruzione. La NPP è anche una variabile chiave nel ciclo globale del carbonio e nel conseguente impatto sul sistema terrestre” spiega Balzarolo.

Nonostante decenni di ricerca che hanno portato all’accumulo di grandi quantità di dati, una banca dati globale coerente di NPP era ancora mancante. Questa lacuna deriva in parte dalle differenze metodologiche che portano a una scarsa armonizzazione dei dati, ma anche dalla mancanza di sforzi di sintesi completi dal Programma Biologico Internazionale degli anni ’60-’70.

Come opera la nuova banca dati

Le banche dati più recenti si concentrano tipicamente su singoli tipi di ecosistema, raramente tenendo conto della metodologia di misurazione e dell’incertezza metodologica associata ai dati aggiunti alla banca dati. Fondamentalmente, molte escludono le stime per la produzione sotterranea (belowground), che rappresenta oltre il 30% della NPP annuale globale e si prevede sia ancora più alta negli ecosistemi con limitazioni idriche.

La nuova banca dati affronta queste limitazioni fornendo misurazioni NPP armonizzate attraverso sei principali tipi di bioma: foreste (206 siti), praterie (145 siti), terre coltivate (34 siti), torbiere settentrionali (34 siti), tundra (21 siti) e arbusti secchi (16 siti). La copertura geografica si estende su tutti i continenti attraverso 50 paesi, con misurazioni che vanno dal 1959 al 2023.

“Le banche dati globali NPP in situ raramente tengono conto della metodologia di misurazione e quindi della qualità dei dati, e spesso non includono stime per la produzione sotterranea“, nota Balzarolo. L’approccio del gruppo di ricerca invece garantisce che circa il 95% delle stime NPP derivino da metodi biometrici diretti.

Rigore metodologico

La forza della banca dati risiede nel suo rigore metodologico. Un’innovazione chiave è lo sviluppo di un sistema che fornisce valutazioni di qualità coerenti attraverso diversi approcci di misurazione, rendendo più facile confrontare o combinare i risultati. Il team di ricerca ha creato stime di incertezza specifiche per sito che tengono conto delle varianze specifiche del bioma, dei fattori di riduzione specifici del metodo e dei tempi di monitoraggio.

Questo framework di incertezza si rivela particolarmente prezioso quando si costruiscono modelli di regressione. I ricercatori dimostrano che tenere conto delle incertezze di misurazione quando si adattano le relazioni NPP-clima può risultare in stime diverse del 40% rispetto all’ignorare le variazioni di qualità dei dati.

La banca dati può rivelare modelli importanti nella produttività terrestre attraverso le regioni climatiche, che consente un’analisi completa di come le condizioni ambientali guidino i modelli di produttività attraverso i principali ecosistemi terrestri della Terra.

Portata più ampia

Le implicazioni per la scienza del clima sono profonde. I Dynamic Global Vegetation Models utilizzati nelle proiezioni climatiche si basano fortemente su relazioni NPP empiriche nella loro costruzione, calibrazione e validazione. “La banca dati può essere utilizzata per studiare i driver ambientali della NPP, esplorare modelli nella NPP terrestre, in particolare differenze nella produzione sopra e sottoterra, così come servire da punto di riferimento per la calibrazione e validazione di modelli di vegetazione process-based e prodotti di remote sensing”, spiega Balzarolo.

Il dataset completo, pertanto, consente ai ricercatori di tracciare le risposte degli ecosistemi, il che è essenziale poiché “tracciare la NPP degli ecosistemi aiuta scienziati e responsabili politici nel monitorare i cambiamenti nella produzione di biomassa, nella gestione sostenibile delle risorse e nella modellazione delle perdite di biomassa vegetale dovute ai cambiamenti climatici, siccità, incendi o deforestazione” aggiunge la ricercatrice CMCC.