Divergent biodiversity–carbon relationships across vertically distributed forest biomes on the Tibetan Plateau

Le foreste sono spesso viste come i polmoni del pianeta, poiché assorbono anidride carbonica e la immagazzinano nel legno e nelle foglie. Per decenni, gli ecologi hanno dibattuto su una domanda semplice ma profonda: avere un numero maggiore di tipi diversi di alberi rende una foresta più efficace in questo compito? L'idea prevalente, nota come relazione tra biodiversità e funzione dell'ecosistema, suggerisce che un mix diversificato di specie funzioni come una macchina ben oliata, dove ogni albero ricopre un ruolo unico e utilizza le risorse come la luce solare e l'acqua in un modo che potenzia la crescita dell'intero gruppo. Tuttavia, la natura raramente è statica. Le foreste cambiano con l'invecchiamento, crescendo in altezza, densità e complessità. Un mistero fondamentale è rimasto irrisolto: il beneficio di avere molte specie di alberi rimane lo stesso mentre la foresta matura, o cambia, si indebolisce o addirittura scompare man mano che gli alberi invecchiano? Comprendere questo è critico perché le foreste sono il nostro strumento naturale più potente per rallentare il cambiamento climatico, e dobbiamo sapere se piantare un mix di specie sia una strategia che ripaga per sempre o solo per un po'.

Un team di ricercatori ha cercato di risolvere questo enigma analizzando le foreste reali e viventi dell'Altopiano del Tibet. Invece di studiare un singolo piccolo appezzamento o una foresta giovane, hanno analizzato i dati di 1.248 parcelle forestali che coprivano un vastissimo intervallo di altitudini, dalle calde pianure alle fredde zone montane. Queste parcelle contenevano quasi 120.000 alberi e sono state monitorate attraverso otto diversi censimenti tra il 1979 e il 2017. Questa visione a lungo termine ha permesso loro di osservare come il rapporto tra la diversità degli alberi e l'accumulo di carbonio cambiasse mentre le foreste crescevano da giovani semenzali a giganti maturi. Si sono concentrati su quattro tipi distinti di foresta presenti a diverse altitudini: foreste miste di latifoglie semprevertenie e decidue, foreste di sole latifoglie decidue, foreste miste di conifere e latifoglie, e foreste di sole conifere.

I ricercatori hanno scoperto che, se si guardano tutte le foreste insieme, la risposta sembra semplice: un maggior numero di specie arboree significa generalmente più carbonio immagazzinato. Ciò conferma l'idea classica secondo cui la diversità aiuta. Tuttavia, quando hanno approfondito per vedere come questo si manifestasse nel tempo e attraverso i diversi tipi di foresta, la storia è diventata molto più complicata. L'effetto positivo della diversità non era una forza costante e immutabile. Al contrario, seguiva percorsi molto diversi a seconda del tipo di foresta e della sua età. In alcune foreste, il beneficio della diversità svaniva con l'invecchiamento degli alberi. In altre, diventava più forte prima di stabilizzarsi. In alcuni casi, la relazione si è persino invertita, dove avere più specie ha iniziato a correlarsi con un minore accumulo di carbonio nei popolamenti più antichi.

Il tipo di foresta contava immensamente. Nelle foreste dominate da latifoglie decidue — quelle che perdono le foglie in inverno — la spinta derivante dalla diversità era forte quando la foresta era giovane, ma svaniva rapidamente. Quando queste foreste raggiungevano circa i 100 anni di età, il beneficio di avere molte specie scompariva e diventava addirittura negativo. I ricercatori suggeriscono che ciò accada perché questi alberi a crescita rapida riempiono velocemente lo spazio, escludendo gli altri e competendo ferocemente per la luce. Una volta chiusa la chioma, aggiungere altre specie non aiuta la foresta a crescere di più; al contrario, gli alberi lottano semplicemente per le stesse risorse limitate. Al contrario, le foreste di conifere mostravano un modello differente. La loro diversità aumentava fino a un picco intorno ai 100 anni di età prima di declinare lentamente, ma non diventava mai negativa. Queste foreste, spesso dominate da conifere a crescita più lenta, mantenevano una relazione più stabile tra diversità e accumulo di carbonio per un periodo più lungo.

I risultati più stabili provenivano dalle foreste miste che combinavano conifere e latifoglie. In questi popolamenti, l'effetto positivo della diversità rimaneva costante e forte durante tutta la vita della foresta, dai giovani semenzali ai vecchi giganti. I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto al fatto che i diversi tipi di alberi si incastrano in un modo che riduce la competizione. Le conifere e le latifoglie hanno forme e abitudini di crescita differenti, permettendo loro di utilizzare spazio e luce in modo più efficiente insieme rispetto a quanto farebbero singolarmente. Questa armonia strutturale ha permesso alla foresta di continuare a raccogliere i frutti della diversità anche con l'invecchiamento.

Lo studio rivela che il segreto del perché la diversità aiuti o danneggi una foresta risiede nel modo in cui la foresta costruisce la propria struttura. Mentre gli alberi crescono, essi cambiano l'ambiente circostante. Nelle foreste in cui gli alberi crescono velocemente e riempiono lo spazio senza creare molta varietà nelle loro forme e dimensioni, il vantaggio di avere molte specie svanisce. La competizione tra gli alberi diventa così intensa che i benefici unici della diversità vanno perduti. Ma nelle foreste in cui la struttura si sviluppa gradualmente e crea un ambiente complesso e stratificato, i benefici della diversità possono durare molto più a lungo. I ricercatori hanno scoperto che quando una foresta sviluppa una struttura complessa — dove alberi di diverse altezze e forme creano un habitat tridimensionale ricco — gli effetti positivi della diversità vengono mantenuti. Questa complessità permette a diverse specie di coesistere senza lottare per lo stesso posto, mantenendo la foresta produttiva e ricca di carbonio per secoli.

Questo lavoro cambia il modo in cui dovremmo pensare alle foreste e al cambiamento climatico. Suggerisce che la regola "più diversità è sempre meglio" è troppo semplice. Il valore di una foresta diversificata dipende da quali tipi di alberi sono presenti e da come la foresta sta crescendo. Una foresta di latifoglie a crescita rapida potrebbe ottenere una grande spinta dalla diversità quando è giovane, ma tale spinta potrebbe svanire con la maturazione della foresta. Una foresta mista di diversi tipi di alberi, tuttavia, potrebbe mantenere quel vantaggio per molto tempo. Le scoperte implicano che, per massimizzare l'accumulo di carbonio, non possiamo semplicemente piantare un mix qualsiasi di alberi; dobbiamo considerare come quegli alberi interagiranno mentre crescono e come la loro struttura fisica evolverà. La foresta non è una collezione statica di alberi, ma un sistema dinamico dove la disposizione di rami e foglie determina se la diversità aiuta o ostacola la capacità della foresta di combattere il cambiamento climatico.

I ricercatori sono stati attenti a sottolineare che le loro scoperte provengono da foreste naturali dell'Altopiano del Tibet, che hanno climi e specie arboree specifici. Sebbene i modelli che hanno individuato offrano un nuovo e potente modo per comprendere la crescita delle foreste, riconoscono anche che altri fattori, come le condizioni del suolo e i disturbi umani, giocano un ruolo. Non hanno misurato il tasso con cui il carbonio viene aggiunto alla foresta, ma piuttosto la quantità totale immagazzinata in un dato momento. Nonostante queste limitazioni, lo studio fornisce un quadro chiaro e basato sull'evidenza per comprendere perché le foreste si comportino diversamente. Esso va oltre la semplice domanda se la diversità aiuti, per rispondere alla domanda più complessa di quando, dove e perché essa aiuti. Collegando il numero di specie arboree alla struttura fisica della foresta, lo studio offre una tabella di marcia per prevedere come le foreste immagazzineranno il carbonio in futuro, suggerendo che la chiave per una foresta ricca di carbonio risieda nel promuovere una struttura complessa e stratificata che permetta a specie diverse di prosperare insieme nel tempo.