Adattare alberi e foreste a un clima che cambia: che cosa è a rischio, e dove si può progettare la resilienza

Per i responsabili della sostenibilità, i project manager e gli scienziati forestali, il cambiamento climatico ha trasformato una questione di fondo, a lungo poco pressante, in una questione urgente: gli alberi piantati e gestiti oggi sopravviveranno alle condizioni dei prossimi tre decenni, e che cosa bisogna cambiare adesso perché siano di più a farcela? La gestione di alberi e foreste è stata calibrata per un clima che si sta già spostando. Le scelte di provenienza, la durata dei turni, i sistemi di ombreggiamento, le mescolanze di specie e le aspettative in materia di incendi sono state tutte definite in base a regimi di pioggia, tetti di temperatura e intervalli di disturbo che sono rimasti stabili per generazioni.

La questione strategica

La maggior parte delle discussioni su alberi e clima si concentra sulla mitigazione: quanto carbonio trattiene un albero, e come misurarlo. Quel lavoro è essenziale, ed è il tema del nostro articolo complementare sul calcolo del carbonio degli alberi. L'adattamento è la questione complementare, e per molti professionisti è ora la più pressante. Anche con scenari di emissione ottimistici, il clima del 2050 non assomiglierà a quello in cui è stata impiantata l'attuale generazione di popolamenti. Gli alberi sono longevi. Una piantina messa a dimora quest'anno vincola un sito a un insieme di caratteri per decenni, durante i quali il clima intorno a essa continuerà a cambiare.

Adattamento significa progettare sistemi arborei per condizioni che non corrispondono più al riferimento presupposto dal manuale operativo esistente. Tre dimensioni definiscono la sfida.

I vincoli cambiano. Limiti termici e idraulici raramente messi alla prova vengono ora superati in anni ordinari. Le stagioni con condizioni meteorologiche favorevoli agli incendi si allungano. Le generazioni di parassiti si moltiplicano. L'involucro climatico che rendeva una specie o una provenienza una scelta sicura si restringe o si sposta.

I compromessi si spostano. Pratiche che riducevano il rischio in un clima stabile possono ritorcersi contro in presenza di estremi. L'ombra che protegge dal calore un sottobosco di cacao può privarlo d'acqua in un anno di siccità1415. Una monocoltura ad alta resa concentra un rischio di disturbo che un popolamento misto distribuirebbe. La migrazione assistita offre una copertura contro il riscaldamento ma introduce una propria incertezza.

Gli indicatori evolvono. Lo stock in piedi e la resa restano importanti, ma non bastano, da soli, a indicare se un sistema arboreo stia diventando più resiliente o più esposto. Il rischio di mortalità, il margine di sicurezza idraulica, l'intervallo di ritorno dei disturbi e la durabilità di qualsiasi dichiarazione sul carbonio devono affiancare la crescita e lo stock.

Come un clima che cambia raggiunge le foreste

Prima di decidere che cosa cambiare nella pratica, è utile vedere i canali fisici e biologici attraverso cui il riscaldamento agisce sugli alberi. Non sono proiezioni lontane. Ciascuno è già documentato sul campo.

Le siccità più calde uccidono gli alberi

La prima sintesi globale della mortalità degli alberi indotta da siccità e calore ha documentato deperimenti su tutti i continenti forestati, stabilendo la mortalità legata al clima come un fenomeno mondiale e non come una serie di incidenti locali1. Un database successivo di osservazioni di campo in 675 località, che copre più di 1.300 parcelle e oltre 150 studi dal 1970, ha rilevato una coerente «impronta della siccità più calda» su questi eventi, e ha mostrato che la frequenza delle condizioni di mortalità letali aumenta bruscamente e in modo non lineare con l'aumentare del riscaldamento2. L'IPCC valuta, con elevata confidenza, che la siccità indotta dal cambiamento climatico abbia causato fino al 20% di perdita di alberi tra il 1945 e il 2007 in tre regioni studiate dell'Africa e del Nord America3.

Il meccanismo conta per l'adattamento, perché determina quali alberi sono più esposti. Gli alberi muoiono di siccità attraverso due vie collegate: il collasso idraulico, in cui il sistema di trasporto dell'acqua si disidrata e l'aria blocca il flusso verso la chioma, e la carenza di carbonio, in cui l'albero chiude gli stomi per conservare l'acqua ed esaurisce lentamente le proprie riserve4. Gli alberi più grandi e più alti tendono a morire per primi, perché devono sollevare l'acqua più in alto contro la gravità e sono più esposti alla domanda atmosferica5. È lo schema scomodo dietro l'osservazione che la siccità rimuove spesso proprio i grandi alberi vecchi che detengono la maggior parte del carbonio di un sistema, una dinamica che abbiamo esaminato a proposito degli alberi relitti nell'agroforestazione del cacao.

Il margine di sicurezza idraulica si restringe man mano che l'albero diventa più alto e più vecchio, ed è in parte per questo che gli individui più grandi sono così spesso i primi a scomparire.

Il clima idoneo si sta spostando

Con l'aumento delle temperature, la fascia climatica a cui una specie è adattata migra verso quote più alte e verso i poli. Nelle foreste dell'Europa occidentale, la quota ottimale di 171 specie vegetali si è spostata verso l'alto in media di 29 metri per decennio nel corso del Novecento6. L'IPCC attribuisce al riscaldamento osservato, con elevata confidenza, spostamenti di biomi fino a 300 metri di quota e 20 chilometri verso i poli3.

Per le colture al centro del lavoro di Ekodama, le implicazioni sono concrete. Per il caffè, la modellizzazione secondo diversi scenari di emissione prevede che la superficie mondiale climaticamente idonea alla produzione potrebbe ridursi di circa la metà entro la metà del secolo, con le perdite più marcate alle basse quote, spingendo la produzione praticabile verso l'alto8. Per il cacao nei due maggiori paesi produttori del mondo, Ghana e Costa d'Avorio, l'idoneità non si restringe semplicemente: si sposta. Alcune zone di coltivazione attuali diventano inadatte mentre altre migliorano, e la temperatura massima della stagione secca diventa limitante quanto la disponibilità d'acqua, il che accresce il valore di un ombreggiamento ben progettato7.

Il calendario stagionale sta slittando

Il riscaldamento separa anche sincronie che si erano evolute insieme. In tutta Europa, eventi fenologici primaverili come la fogliazione e la fioritura sono stati anticipati di circa 2,5 giorni per decennio nella seconda metà del Novecento9. Un'attività più precoce espone i nuovi germogli ai danni da gelate tardive, e può disaccoppiare gli alberi dagli impollinatori e dai nemici naturali i cui calendari si spostano a ritmi diversi. Una fioritura anticipata di due settimane è un piccolo cambiamento sulla carta e uno grande se l'impollinatore, o l'ultima gelata, non si è spostato con essa.

Parassiti e disturbi si amplificano

Il riscaldamento alza il tetto termico degli insetti parassiti, estendendo il loro areale verso latitudini e quote più elevate e modificando la tempistica, dipendente dalla temperatura, del loro sviluppo10. Per il bostrico tipografo dell'abete rosso in Europa, stagioni più calde consentono generazioni aggiuntive ogni anno lungo tutto il gradiente altitudinale, e le pullulazioni seguite alla siccità del 2018 hanno devastato l'abete rosso in parti dell'Europa centrale. Una sintesi globale ha rilevato che condizioni più calde e più secche intensificano i disturbi da incendio, siccità e insetti, con i maggiori cambiamenti concentrati nelle foreste di conifere e boreali11. L'IPCC valuta con confidenza molto elevata la mortalità degli alberi causata da insetti parassiti nelle foreste temperate e boreali3. È nel disturbo che più fattori di stress si sommano: un popolamento indebolito dalla siccità è un'occasione per il bostrico, e un popolamento ucciso dal bostrico è combustibile.

Le stagioni degli incendi si allungano

Tra il 1979 e il 2013, la durata media mondiale della stagione con condizioni meteorologiche favorevoli agli incendi è aumentata del 18,7%, e la superficie di terre combustibili soggette a lunghe stagioni di questo tipo è all'incirca raddoppiata12. Finestre più lunghe di condizioni infiammabili aumentano la probabilità che un innesco diventi un grande incendio, il che conta sia per le foreste stesse sia, come mostra la sezione sulla permanenza, per il carbonio che ne viene accreditato.

L'avvertenza sulla CO2, detta con onestà

L'aumento della CO2 atmosferica stimola effettivamente la fotosintesi, e le evidenze indicano che è responsabile di circa la metà dell'aumento della fotosintesi globale dall'epoca preindustriale13. Si è tentati di considerarlo un beneficio compensativo che permetta alle foreste di crescere nonostante il riscaldamento. Le evidenze non autorizzano a farvi affidamento. L'effetto di fertilizzazione è limitato dalla disponibilità di nutrienti e di acqua, la sua entità è incerta, e i dati satellitari indicano che l'effetto si sta indebolendo dall'inizio degli anni Ottanta man mano che quei limiti si fanno stringenti13. Un vento a favore reale, ma in calo e incerto, non sostituisce l'adattamento.

Adattare alberi e foreste: quattro contesti

La risposta giusta dipende da dove ci si trova, da che cosa si coltiva e da che cosa minaccia di più il sistema. Le prescrizioni generiche hanno un valore limitato. Quattro contesti mostrano come la stessa scienza di base si traduca in decisioni diverse, e il cacao e il caffè, i sistemi più vicini al nostro lavoro, vengono per primi.

Agroforestazione tropicale: alberi d'ombra per cacao e caffè

L'ombreggiamento è la leva di adattamento centrale per il cacao e il caffè, ed è davvero potente. Una meta-analisi di 52 studi ha rilevato che i sistemi agroforestali di cacao immagazzinano 2,5 volte più carbonio delle monocolture, attenuano gli estremi di temperatura e abbassano le temperature medie, e forniscono rese totali del sistema circa dieci volte superiori una volta conteggiati frutti, legname e altri prodotti degli alberi d'ombra14. Quest'ultimo dato comporta una precisazione importante: il raccolto di cacao in sé è inferiore di circa il 25% all'ombra rispetto al pieno sole14. L'agroforestazione vince sul carbonio, sulla resilienza e sulla produzione totale per ettaro, non massimizzando la coltura del cacao presa isolatamente.

L'argomento dell'adattamento ha un limite netto che ogni progetto di ombreggiamento deve rispettare. Durante la siccità di El Niño del 2015/16 nella zona di transizione foresta-savana del Ghana, il cacao coltivato all'ombra di Albizia ferruginea ha subito una mortalità del 100%, e il cacao all'ombra di Antiaris toxicaria una mortalità del 77%, mentre il cacao in pieno sole è sopravvissuto, perché gli alberi d'ombra competevano per la stessa scarsa acqua del suolo15. La lezione non è che l'ombreggiamento sia sbagliato. È che specie d'ombra, densità, profondità radicale e architettura della chioma devono essere adattate alla disponibilità idrica locale, e che un sistema tarato su una piovosità media può fallire in presenza degli estremi che un clima che cambia rende più frequenti.

Il simulatore rende visibile la decisione progettuale centrale. Man mano che il deficit della stagione secca aumenta e gli alberi d'ombra competono più aggressivamente per l'acqua, il livello di ombreggiamento che massimizza il beneficio scende verso lo zero, e oltre quel livello l'ombreggiamento diventa un costo netto. La risposta pratica è adattare specie e densità d'ombra all'acqua che un sito può fornire nei suoi anni peggiori, non in quelli medi.

Foreste produttive temperate e boreali

Nelle regioni più fresche, il riscaldamento è un segnale contrastante. Alcuni popolamenti limitati dal freddo guadagnano in lunghezza della stagione vegetativa e in produttività, almeno inizialmente. Ma il disturbo aumenta parallelamente, e si concentra qui: la sintesi globale dei disturbi forestali ha rilevato la maggiore intensificazione dei danni da incendio, siccità e insetti nei sistemi di conifere e boreali11, e le dinamiche del bostrico descritte sopra stanno già rimodellando l'abete rosso dell'Europa centrale. L'adattamento in queste foreste consiste soprattutto nel distribuire il rischio anziché inseguire la resa: diversificare specie e provenienze in modo che un singolo parassita o una singola siccità non possa portarsi via un intero popolamento, accorciare i turni dove il rischio di disturbo è in aumento e, con maggiore cautela, ricorrere alla migrazione assistita di provenienze più adatte al clima in cui un popolamento arriverà a maturità piuttosto che a quello in cui è stato piantato.

Boschi mediterranei e delle zone aride

Dove l'acqua è già il vincolo determinante, il riscaldamento porta un deperimento indotto dalla siccità strettamente accoppiato al fuoco. Nell'Europa meridionale, la defogliazione delle chiome e la mortalità sono aumentate negli ultimi decenni nelle zone più aride, e l'IPCC valuta i sistemi mediterranei tra i più esposti3. Qui l'adattamento è più vicino alla gestione del rischio che alla selvicoltura produttiva: ridurre la densità dei popolamenti in modo che gli alberi rimanenti competano per meno acqua, favorire specie resilienti alla siccità e al fuoco, gestire i carichi di combustibile e accettare che alcune aree marginali evolveranno verso un bosco più aperto o una macchia arbustiva, qualunque sia l'intervento.

Foreste tropicali umide e piantagioni

Le foreste tropicali intatte sono state un importante pozzo di carbonio, ma questo servizio si sta indebolendo. L'analisi di reti di parcelle di lungo periodo in Africa e Amazzonia ha rilevato che il pozzo di carbonio delle foreste tropicali intatte ha raggiunto il picco negli anni Novanta; il pozzo africano si è mantenuto intorno a 0,66 tonnellate di carbonio per ettaro all'anno prima di iniziare a diminuire, mentre il pozzo amazzonico è in declino da più tempo con l'aumento della mortalità indotta dalla siccità17. Per i sistemi tropicali gestiti, il segnale per l'adattamento è che le monocolture di piantagione concentrano proprio i rischi, siccità, parassiti e incendi, che la scienza indica in intensificazione, e che i sistemi plurispecifici e multistrato li distribuiscono.

Fili conduttori comuni

In questi quattro contesti, diversi cambiamenti valgono a prescindere da regione, specie o sistema.

Dal turno fisso alla selvicoltura adattativa. Il presupposto che una scelta di specie o un piano di gestione possa essere fissato una volta per tutte e seguito fino al raccolto si sta indebolendo. In un clima che si sposta, le decisioni devono essere riesaminate: monitorare le condizioni, adattare specie e densità, e rimisurare. Questo accresce il valore di un monitoraggio continuo e di sistemi che mantengono aperte le opzioni.

La diversità è un'assicurazione. La diversità di specie, di provenienze, strutturale e genetica riduce la probabilità che una singola siccità, un singolo parassita o un singolo incendio elimini un intero sistema. Un popolamento diversificato accetta un piccolo costo in termini di ottimizzazione in cambio di una forte riduzione del rischio estremo, che è esattamente lo scambio che un clima che cambia premia.

Proteggere prima i grandi e i vecchi. I grandi alberi vecchi detengono una quota sproporzionata del valore di carbonio e di biodiversità di un sistema, e sono anche i più esposti alla mortalità da siccità5. Nell'agroforestazione come nelle foreste gestite, individuare e proteggere questi individui è tra le azioni di adattamento con il maggior ritorno disponibili.

Da una valutazione a indicatore singolo a una multidimensionale. Misurare solo la crescita, o solo lo stock, non rivela se un sistema si stia adattando. Il rischio di mortalità, la sicurezza idraulica, la diversità di specie e strutturale e l'esposizione ai disturbi devono essere monitorati accanto ai dati di produttività e di carbonio, perché sono queste le variabili che determinano se lo stock misurato quest'anno ci sarà ancora fra vent'anni.

La permanenza in un clima perturbante

Per qualsiasi organizzazione che accrediti o dichiari carbonio forestale e agroforestale, la scienza esposta sopra converge su un unico problema pratico: la durabilità del carbonio. Un albero rimuove CO2 mentre cresce e la restituisce se brucia, viene divorato dai bostrici o muore per siccità. Man mano che i disturbi che causano queste inversioni si intensificano, la permanenza del carbonio forestale non può più essere data per scontata. Deve essere progettata e prezzata.

Lo strumento standard è la riserva tampone. Secondo l'approccio del Verified Carbon Standard per i progetti di uso del suolo, ogni progetto versa una quota dei propri crediti, fissata da una valutazione del rischio di non permanenza, in una riserva condivisa a cui si attinge per coprire le inversioni; la trattenuta è tipicamente compresa tra circa il 10 e il 25%, con una soglia minima effettiva intorno al 10%19. Il meccanismo è valido in linea di principio. La questione aperta è se le riserve siano dimensionate per un clima in cui il disturbo è in aumento anziché stazionario. Un'analisi recente ha rilevato che la componente incendi della riserva tampone delle compensazioni forestali della California, destinata ad assicurare contro le perdite da incendio fino al 2100, era esaurita per circa il 95% già nel primo decennio, a causa delle sole stagioni degli incendi del 2020 e del 202120. Una sintesi pubblicata su Science ha inquadrato il caso generale: incendi, siccità e disturbi biotici comportano rischi quantificabili e amplificati dal clima per il potenziale di mitigazione delle foreste, e l'accreditamento deve tenerne conto esplicitamente18.

Un modo semplice per vedere la pressione è trattare il disturbo alla scala del popolamento come un evento di rischio con un intervallo di ritorno medio, e chiedersi quanta parte del carbonio accreditato ci si aspetta che sopravviva a un periodo di accreditamento.

Qui T è l'intervallo di ritorno dei disturbi, L la frazione di stock persa per evento, w un moltiplicatore di riscaldamento sulla frequenza, e Y l'orizzonte di accreditamento. Lo strumento qui sotto Le permette di variare ciascuno di questi parametri e osservare come rispondono il carbonio accreditato in piedi e la riserva tampone che ne deriva.

Il moltiplicatore di riscaldamento è il punto in cui l'ecologia entra nella contabilizzazione. La modellizzazione suggerisce che la superficie forestale disturbata potrebbe aumentare sostanzialmente con pochi gradi di riscaldamento, nell'ordine di un aumento da 1,5 a 4 volte a seconda del sistema e dello scenario, e le stagioni con condizioni meteorologiche favorevoli agli incendi si sono già allungate in modo misurabile1211. Inserire un intervallo di ritorno che si accorcia nell'espressione qui sopra abbassa la permanenza effettiva e alza la riserva tampone che un progetto dovrebbe detenere, talvolta ben al di sopra della soglia minima standard. Questo non è un argomento contro il carbonio forestale. È un argomento a favore di prezzare onestamente il rischio di disturbo, dimensionare le riserve tampone per un clima che si riscalda anziché per uno storico, e trattare una dichiarazione di permanenza credibile come qualcosa da dimostrare con un'analisi dei disturbi specifica per il sito, nello stesso spirito del rigore di misura che abbiamo esposto in segnale contro rumore nel carbonio del suolo.

Punti chiave

• Gli alberi piantati per il clima di ieri affronteranno quello di domani. Poiché gli alberi sono longevi, le scelte di specie, di provenienza e di progettazione devono essere verificate rispetto al clima in cui un popolamento arriverà a maturità, non a quello in cui è stato impiantato.
• Le siccità più calde sono la principale causa di morte, e colpiscono per primi i grandi alberi. La mortalità aumenta in modo non lineare con il riscaldamento, agisce attraverso il collasso idraulico e la carenza di carbonio, e colpisce più duramente i grandi alberi vecchi che detengono la maggior parte del carbonio.
• L'idoneità si sposta anziché semplicemente restringersi. La superficie idonea per il caffè potrebbe ridursi di circa la metà entro la metà del secolo e le zone del cacao spostarsi geograficamente, per cui l'adattamento consiste nel seguire il nuovo involucro e progettare per esso, compreso un ombreggiamento ben adattato.
• L'ombreggiamento è un adattamento potente ma condizionale. L'agroforestazione del cacao immagazzina 2,5 volte più carbonio e attenua il calore, eppure in condizioni di siccità estrema un ombreggiamento mal adattato ha ucciso il cacao del tutto. L'ombreggiamento deve essere regolato sulla disponibilità idrica del sito, con benefici che tipicamente si riducono oltre circa il 30% di copertura arborea.
• La diversità e la protezione degli alberi vecchi sono le mosse trasversali. La diversità di specie, di provenienze e strutturale abbassa il rischio estremo, e salvaguardare i grandi alberi vecchi protegge in un colpo solo la maggior parte del carbonio e la biodiversità.
• La permanenza è ora una questione di progettazione. L'intensificarsi di incendi, siccità e parassiti erode la durabilità del carbonio forestale; riserve tampone dimensionate su un clima stazionario possono esaurirsi rapidamente, per cui il rischio di disturbo deve essere misurato e prezzato.

Il ruolo di Ekodama

Il lavoro di Ekodama è stato costruito attorno alla scienza del carbonio, alla progettazione agroforestale e a decisioni basate sulle evidenze. Sono queste le competenze di cui ha bisogno la pianificazione dell'adattamento, applicate a un insieme più ampio di questioni su alberi e foreste.

Disegno sperimentale per sistemi agroforestali e forestali trasforma le questioni di ombreggiamento e di specie esposte sopra in piani specifici per il sito. Adattare specie d'ombra, densità e profondità radicale alla disponibilità idrica locale, o scegliere mescolanze di provenienze che distribuiscano il rischio di disturbo, è esattamente la progettazione basata sulle evidenze e specifica per il sito che separa un sistema resiliente da uno fragile.

Modellizzazione dei dati e simulazioni traducono le proiezioni climatiche in indicazioni concrete. Che cosa succede all'idoneità di una specie, all'esposizione ai disturbi di un popolamento o alla permanenza effettiva di un progetto con 1,5, 2 o 3 gradi di riscaldamento? La modellizzazione di scenari trasforma futuri astratti in decisioni su che cosa piantare e su quanta riserva tampone detenere.

Diagnostica del suolo e del carbonio caratterizza non solo gli stock di carbonio ma anche le variabili che determinano resilienza e durabilità, dalla struttura del popolamento e dalla diversità delle specie fino alla storia dei disturbi di un sito. Una diagnostica progettata per una baseline del carbonio può, con una modesta estensione, servire anche come valutazione di vulnerabilità e di permanenza.

Comunicazione scientifica e formazione aiutano i team a comprendere e ad articolare entrambi i lati della storia. Quando le stesse evidenze che sostengono una dichiarazione sul carbonio ne quantificano anche il rischio climatico, comunicare entrambi è ciò che rende credibile la dichiarazione.

Questo articolo è il complemento, per alberi e foreste, del nostro articolo sull'adattamento della gestione del suolo a un clima che cambia. Se sta già investendo nella misurazione degli alberi, nella progettazione agroforestale o nel carbonio forestale, dispone di gran parte dei dati di cui ha bisogno una strategia di adattamento. Una conversazione su ciò che quei dati Le dicono già in termini di resilienza e permanenza è gratuita, e sempre onesta.

Bibliografia