Biosphere 2 studia gli effetti della siccità sulle foreste pluviali tropicali con la misura di portata

Con il cambiamento del clima terrestre, gli scienziati prevedono che un mondo più caldo e più secco avrà gravi ripercussioni sugli ecosistemi globali, con molte aree soggette a un maggiore stress idrico e/o a siccità.

Con il cambiamento del clima terrestre, gli scienziati prevedono che un mondo più caldo e più secco avrà gravi ripercussioni sugli ecosistemi globali, con molte aree soggette a un maggiore stress idrico e/o a siccità. Tuttavia, è difficile prevedere l’impatto specifico che il cambiamento climatico avrà sulla qualità del suolo, dell’aria e dell’acqua nelle diverse regioni del mondo.

Nel 2019, un team interdisciplinare di oltre 80 scienziati provenienti da tutto il mondo si è riunito per condurre un esperimento senza precedenti sull’impatto della siccità e del recupero dalla siccità sulle foreste pluviali tropicali. L’esperimento è stato finanziato in parte da una sovvenzione del Consiglio europeo della ricerca e ha dato origine a diverse collaborazioni, tra cui una con Alicat.

La sfida: misurare gli effetti dello stress idrico su un ecosistema di foresta pluviale

Biosphere 2, alle porte di Tucson, in Arizona

In questo esperimento, il team intendeva misurare gli effetti dello stress idrico sugli ecosistemi della foresta pluviale. Gli studi sono stati condotti in Biosphere 2, una struttura artificiale da molti milioni di dollari costruita negli anni 1980 per simulare un ecosistema terrestre completamente isolato. La struttura è oggi utilizzata per la ricerca, l’istruzione e il turismo. Il suo bioma di foresta pluviale tropicale vanta più di 90 specie diverse di piante all’interno di uno spazio chiuso grande quanto diversi campi da tennis.

In questo ambiente, il team di scienziati ha condotto un esperimento controllato di siccità dell’intero ecosistema e di marcatura con isotopi stabili nel bioma di foresta pluviale tropicale di Biosphere 2. La campagna, denominata Water, Atmosphere, and Life Dynamics (WALD, che in tedesco significa foresta), è uno sforzo collaborativo guidato da Laura Meredith, direttrice della foresta pluviale tropicale di B2, University of Arizona, Christiane Werner, vincitrice di un ERC Consolidator Grant, University of Freiburg, Germania, e Nemiah Ladd, University of Freiburg, Germania.

L’esperimento

Regolatori di portata massica Alicat predisposti per l’uso in Biosphere 2

Nell’ottobre 2019, il bioma di foresta pluviale tropicale di Biosphere 2 è stato chiuso al pubblico e Christiane Werner della University of Freiberg, in Germania, ha rilasciato anidride carbonica per un valore di quasi 20.000 dollari arricchita con carbonio-13, un tracciante isotopico.

I regolatori di portata massica Alicat hanno monitorato da vicino il rilascio dell’isotopo nel sistema, scelto come tracciante appropriato perché si trova in natura con una frequenza relativamente bassa. Per questo motivo, è uno strumento utile per seguire e misurare le variazioni nei sistemi del suolo, dell’acqua e dell’aria.

La configurazione sperimentale e il processo di acquisizione dei dati comprendevano l’accesso allo xilema degli alberi, l’insacchettamento delle foglie, il campionamento del suolo e l’uso di analizzatori della composizione dell’aria. Secondo la direttrice della ricerca sulla foresta pluviale, la dott.ssa Laura Meredith, “Con tutti quei sensori, le piante sembrano un po’ ricoverate in ospedale.”

Conclusioni

È noto che le foreste pluviali svolgono un ruolo importante nel ciclo globale del carbonio; ciò che non si comprende è come questa funzione possa cambiare quando un bioma è sottoposto a stress idrico. Secondo la dott.ssa Meredith, questo esperimento intendeva capire meglio se gli ecosistemi risponderanno alla siccità in un modo che rilascia carbonio e peggiora il cambiamento climatico oppure “in un modo che aiuta a mitigarlo, aiuta a rallentare il processo.”

La dott.ssa Meredith aveva già utilizzato regolatori di portata massica Alicat in esperimenti condotti durante il suo periodo presso l’University of Arizona Landscape Evolution Observatory. Durante quegli esperimenti, la dott.ssa Meredith era rimasta soddisfatta dell’accuratezza e della ripetibilità dei regolatori Alicat. Ci ha contattato in cerca di una collaborazione a sostegno del suo lavoro attuale a Biosphere 2.

Siamo stati entusiasti di far parte di questo importante e singolare esperimento. La dott.ssa Meredith ha presentato i risultati preliminari di questo esperimento il 3 marzo 2020 al congresso PittCon 2020 a Chicago.