Shrub-induced microclimate buffering on European alpine summits

In alto in montagna, l'aria è spesso rarefatta e fredda, ma il terreno sotto lo scarpone di un escursionista racconta una storia diversa. La temperatura proprio sulla superficie del suolo può differire enormemente da quella dell'aria a pochi metri di distanza. Questa differenza è chiamata microclima, ed è l'ambiente immediato dove crescono le piante, strisciano gli insetti e lavorano i microbi del suolo. Per decenni, gli scienziati hanno saputo che il paesaggio stesso modella questi piccoli mondi. La neve agisce come una spessa coperta, mantenendo il terreno caldo anche quando l'aria congela. Le rocce e il suolo nudo, invece, si scaldano rapidamente al sole e si raffreddano rapidamente di notte. Ora, un nuovo livello di complessità si sta aggiungendo a questo quadro: le piante stesse. Mentre il clima si riscalda, gli arbusti si stanno diffondendo verso l'alto in aree che un tempo erano praterie aperte. Queste piante legnose non stanno solo cambiando il panorama; stanno attivamente riscrivendo le regole termiche delle vette montane, creando sacche di calore o di frescura che possono determinare quali specie sopravvivano e quali scompaiano.

Un team di ricercatori si è messo in viaggio per misurare esattamente quanto questi arbusti in espansione cambino la temperatura del suolo. Hanno esaminato 34 vette montuose in Europa, che spaziano dai bordi inferiori del limite degli alberi fino alla zona alpina centrale. Queste montagne fanno parte di una rete di monitoraggio a lungo termine che traccia la vegetazione e il clima da oltre due decenni. Gli scienziati hanno raccolto una quantità enorme di dati, combinando 21 anni di registrazioni orarie della temperatura del suolo provenienti da 136 sensori sepolti a dieci centimetri di profondità con i dati giornalieri della temperatura dell'aria derivati da modelli meteorologici. Hanno inoltre misurato meticolosamente ciò che cresceva intorno a ciascun sensore, annotando la percentuale di terreno coperto da arbusti decidui, arbusti sempreverdi, rocce, suolo nudo, licheni e muschi. Confrontando la temperatura del suolo con la temperatura dell'aria durante tutto questo vasto periodo, sono stati in grado di calcolare quanto il terreno fosse protetto, o schermato, dagli estremi del clima sovrastante.

I risultati hanno rivelato un modello chiaro e potente: il terreno è generalmente molto più stabile dell'aria. In media, la temperatura del suolo era solo circa il 30-35% variabile rispetto alla temperatura dell'aria, il che significa che il terreno è naturalmente protetto dalle variazioni selvagge del tempo. Tuttavia, questa protezione non è uniforme; cambia drasticamente a seconda della stagione, della direzione del versante e di ciò che cresce sul terreno. L'effetto di protezione era più forte sui versanti esposti a nord e durante i mesi invernali e primaverili. Ciò è dovuto principalmente al fatto che la neve si accumula più profondamente e dura più a lungo su questi pendii più freschi e ombreggiati. Uno strato spesso di neve è un eccellente isolante, mantenendo il suolo vicino al punto di congelamento anche quando l'aria sovrastante è gelida. Al contrario, durante l'estate e l'autunno, la presenza di vegetazione diventa il fattore primario per mantenere il suolo fresco.

Lo studio ha rilevato che gli arbusti sono gli agenti più efficaci di questo raffreddamento e protezione, ma il loro impatto dipende fortemente dal tipo. Gli arbusti decidui, che perdono le foglie in autunno, hanno fornito un effetto di raffreddamento molto più forte durante l'estate rispetto agli arbusti sempreverdi. Quando queste piante alte e frondose sono in piena fioritura, le loro chiome proiettano ombra e rilasciano umidità nell'aria, creando un ambiente più fresco per il suolo sottostante. Questo effetto era così forte che all'aumentare della copertura degli arbusti decidui, la connessione tra l'aria calda e il suolo si è indebolita significativamente. Anche gli arbusti sempreverdi hanno contribuito a proteggere la temperatura, ma il loro effetto era meno pronunciato. Interessantemente, i ricercatori hanno scoperto che questa protezione non è una relazione semplice e lineare. Man mano che la copertura arbustiva aumenta, l'effetto di protezione cresce, ma il tasso di variazione varia, suggerendo un'interazione complessa tra l'altezza degli arbusti, la densità delle foglie e la quantità di luce solare che raggiunge il suolo.

La ricerca ha anche evidenziato il ruolo sorprendente di piante più piccole e spesso trascurate. I licheni e i muschi, che formano bassi tappeti sul terreno, contribuiscono anche alla regolazione della temperatura, ma il loro comportamento si inverte a seconda della stagione. In estate e in autunno, quando il terreno è privo di neve, questi organismi agiscono come uno scudo, riflettendo la luce solare e mantenendo il suolo più fresco. Tuttavia, in inverno e in primavera, quando sono sepolti dalla neve o disseccati dal freddo, perdono questa capacità e possono talvolta addirittura aumentare la connessione tra l'aria fredda e il suolo. Lo studio ha anche notato che, con la diffusione degli arbusti, questi spesso mettono in ombra e sostituiscono queste piante più piccole, creando un compromesso in cui il beneficio di raffreddamento degli arbusti può sostituire quello dei licheni.

Nonostante l'aumento drammatico della copertura arbustiva in queste montagne europee negli ultimi 21 anni, la capacità complessiva del terreno di schermare gli estremi di temperatura è rimasta sorprendentemente stabile. I ricercatori non hanno osservato una tendenza a lungo termine in cui il suolo sia diventato più o meno protetto nel tempo. Questa stabilità sembra essere il risultato di un gioco di equilibri. Mentre gli arbusti si diffondono e forniscono maggiore ombra di raffreddamento in estate, essi riducono simultaneamente la copertura di licheni e muschi, che forniscono anch'essi raffreddamento. Allo stesso tempo, l'espansione degli arbusti porta spesso a un maggiore accumulo di neve in inverno, il che migliora l'isolamento. Queste forze opposte sembrano annullarsi a vicenda, mantenendo un livello di protezione relativamente costante per l'ecosistema del suolo.

Le implicazioni di queste scoperte vanno ben oltre le semplici letture della temperatura. Il microclima sotto un arbusto è un mondo diverso dalla tundra aperta, ed esso detta quali piante e animali possono vivere lì. Raffreddando il suolo in estate e riscaldandolo in inverno, gli arbusti agiscono come mediatori che possono aiutare le specie autoctone a sopravvivere al calore estremo o, al contrario, creare un ambiente accogliente per le specie invasive provenienti da altitudini inferiori, che sono meglio adattate alle condizioni più calde. Lo studio suggerisce che, con il continuo cambiamento del clima, la diffusione degli arbusti non sarà solo un cambiamento visivo del paesaggio, ma un mutamento fondamentale dell'architettura termica delle montagne. Comprendere questi sottili cambiamenti a livello del suolo è crucialo per prevedere come gli ecosistemi alpini risponderanno a un mondo che si riscalda, poiché la sopravvivenza di molte specie dipende dagli spazi minuscoli e protetti sotto i rami.