Le praterie nordamericane sono ecosistemi estensivi che svolgono un ruolo vitale nella regolazione del clima e nella conservazione del carbonio. Questi ecosistemi, che una volta hanno coperto più di 1,5 milioni di chilometri quadrati in tutto il Canada e negli Stati Uniti, sono ora tra i biomi più minacciati del continente. La loro capacità di sequestrare il carbonio in strati profondi del suolo e influenzare i modelli climatici locali e regionali li rende indispensabili nella lotta contro i cambiamenti climatici.

Il ruolo unico delle Praterie Nordamericane nel regolamento sul clima

La vegetazione densa e radicata, che sfuma la superficie del suolo, riducendo le temperature del suolo durante i mesi estivi. A differenza di campi agricoli nudi che assorbono e ri-radiano il calore, la prateria intatta può abbassare le temperature superficiali di 5-10°C nei giorni caldi. Questo effetto di raffreddamento si estende oltre il confine prateria, moderando l'effetto urbano dell'isola di calore nelle città e nelle città vicine.

La traspirazione è un altro processo significativo. Prairie erbose e forbici pompano attivamente l'acqua da profondità nel profilo del suolo e lo rilasciano come vapore attraverso le loro foglie. Questa umidità aumenta l'umidità atmosferica, che può migliorare la formazione del cloud e precipitazioni nella regione.

Le praterie influenzano anche l'equilibrio energetico superficiale attraverso il loro alto albedo, o la riflettività. Le erbe secche di colore chiaro e in tarda estate e in inverno riflettono più luce solare che scuro, suolo aratrizzato o asfalto. Questo albedo più alto riduce la quantità di energia solare assorbita alla superficie, contribuendo ulteriormente al raffreddamento regionale.

L'effetto complessivo della vegetazione prateria sul clima locale è non lineare e dipende dal contesto paesaggistico. Nei paesaggi frammentati, piccole macchie di prateria possono essere meno efficaci a regolare la temperatura e l'umidità rispetto alle grandi e continue trazioni. Tuttavia, anche le strisce restaurate lungo i fianchi della strada o nelle zone tampone possono fornire benefici microclimatici significativi per i campi agricoli adiacenti, riducendo lo stress termico sulle colture.

Prairie Soils come un Carbon Sink

Forse la funzione climatica più critica delle praterie è la loro capacità di immagazzinare il carbonio nei suoli. I suoli di prateria nordamericani, in particolare i Mollisol delle Grandi Pianure centrali, sono tra i terreni agricoli più ricchi di carbonio del mondo. Questi suoli profondi, scuri, organicamente ricchi si sviluppano nel corso di secoli sotto le erbe perenni che destinano una grande frazione del loro prodotto fotosintetico ai sistemi di radice.

Le erbe prateria hanno sistemi di radice che possono estendersi 2-4 metri di profondità, con alcune specie che raggiungono 6 metri. Come radici muoiono e decompongono, contribuiscono alla sostanza organica al profilo del suolo a profondità, dove l'ossigeno è limitato e la decomposizione rallenta. Questo processo blocca il carbonio lontano da decenni a secoli.

Le stime suggeriscono che i terreni prateria nativo si tengono tra 100 e 250 tonnellate di carbonio per ettaro nel metro superiore, a seconda delle precipitazioni, della temperatura e della storia della gestione. Questo è significativamente superiore a 50–80 tonnellate per ettaro tipico delle coltivazioni nella stessa regione. La differenza rappresenta il carbonio che è stato perso all'atmosfera dal momento che le praterie sono state prima araspate nel XIX e XX secolo.[1F:0]

Potenziale di sequestrazione del carbonio comparato

Quando si considera la sequestrazione di carbonio come una strategia di mitigazione del clima, le praterie offrono vantaggi rispetto alle foreste in alcuni contesti. Le praterie immagazzinano la maggior parte del loro carbonio sottoterra, dove è meno vulnerabile al fuoco, alla siccità e agli insetti che si scoprono della biomassa di superficie sopra il terreno boschivo. Nelle zone asciutte delle Grandi Pianure, gli alberi richiedono più acqua e non possono sopravvivere senza irrigazione o acqua supplementare, mentre le erbe native sono adattate a periodiche a periodiche.

La conversione delle colture a prateria perenne può ripristinare il carbonio organico del suolo a tassi da 0,5 a 1,5 tonnellate all'anno per 20-30 anni prima di raggiungere un nuovo equilibrio. Questa rapida sequestrazione, unita alle basse esigenze di gestione delle erbe native, rende la prateria restauro un'opzione attraente per gli offset di carbonio e i mercati del carbonio agricolo.

Stato storico e attuale delle Praterie Nordamericane

Prima dell'insediamento europeo, le praterie hanno coperto circa 240 milioni di acri negli Stati Uniti, dalla regione di Highgrass a est (ora gran parte di Iowa, Illinois, Indiana, e le Dakota orientali) alle regioni di Shortgrass e di Mix-grass a ovest. In Canada, le praterie di Alberta, Saskatchewan e Manitoba hanno una volta abbracciato decine di milioni di acri.

La prateria di erba, la più produttiva e biologicamente diversificata dei tipi di prateria, è stata ridotta di oltre il 96 per cento. Meno del 4 per cento dei resti di erba alta originale, per lo più in resti dispersi che sono troppo ripidi, rocciosi, o bagnati per arare. Lo sviluppo mista-grass e shortgrass prairies è andato un po 'meglio; circa il 30-50 per cento rimane in qualche forma

Frammentazione e degradazione attuale

Oggi la prateria superstite è molto frammentata: i resti individuali sono spesso meno di 100 acri, isolati da una matrice di terreni coltivati e di sviluppo. Questa frammentazione riduce la capacità di prateria di regolare il clima a scala di paesaggio, limita il movimento della fauna selvatica, rendendo i resti più vulnerabili all'invasione da parte di specie esotiche.

La perdita e il degrado della prateria continua oggi, anche se ad un ritmo più lento rispetto al XIX secolo.L'espansione del grano e del soia per la produzione di biocarburanti, urbani e suburbani, e lo sviluppo energetico (foratura di petrolio e gas, parchi eolici) contribuiscono alla conversione in corso.

Biodiversità e servizi ecosistemici Collegati al Regolamento Climatico

I benefici climatici delle praterie sono strettamente legati alla loro biodiversità. Le comunità vegetali diverse utilizzano risorse in modo più efficiente delle monoculture, con conseguente maggiore accumulo di radici e di carbonio.La ricerca della riserva di Ecosistema Cedar Creek in Minnesota ha dimostrato che le trame con 16 o più specie di prateria nativo immagazzinano sostanzialmente più carbonio che appezzamenti con una o poche specie. Questa complementarità funzionale—la diversità delle specie che si radicano a diverse stagioni, con una crescita diversa

Pollinatori e fauna selvatica

Le praterie di fiori selvatici forniscono nettare e polline essenziali per api, farfalle e altri impollinatori. Il declino delle farfalle monarca, che si basano sulla alghe (una forb prairie per lo sviluppo larvale, è direttamente legato alla perdita di praterie negli Stati Uniti centrali e in Messico.

Gli uccelli che si nutrono di terra come il pollo più grande della prateria, il pollo di prateria in pericolo, e molte specie di passeri e fringuelli di prateria dipendono da grandi praterie non frammentate per l'allevamento. Il loro declino rispecchia la perdita del loro habitat.

Qualità dell'acqua e controllo dell'alluminio

I suoli di prateria, con la loro materia organica elevata e i canali di radice continua, hanno alti tassi di infiltrazione. L'acqua piovana si imbevisce nel terreno piuttosto che correre, riducendo i picchi di inondazione e ricaricando le acque sotterranee. Questa funzione è particolarmente preziosa nei spartititi d'acqua agricoli, dove le praterie possono essere ripristinate nelle zone di riparia per intercettare i flussi di nutrienti.

Minacce per lo stoccaggio e la funzione climatica del carbonio di Prairie

Nonostante la loro resilienza, le praterie nordamericane affrontano minacce crescenti multiple che compromettono la loro capacità di regolare il clima e di immagazzinare il carbonio. La più immediata è la conversione continua a colture. Quando una prateria è araspata, la materia organica del suolo che si accumulava nel corso dei secoli inizia a ossidare e decomporre.

Specie invasiva

Piante invasive come bromo liscio, erba blusa Kentucky, e sperone fogliare possono spostare le specie di erba nativa. Queste invasioni spesso riducono la profondità della radice e gli input del carbonio del suolo perché gli invasori hanno radici più scadente o architettura diversa radice. Ad esempio, l'invasione diffusa di erba eurasiatica fresca in Great Plains prairies è stata collegata a un declino nel carbonio organico del suolo e cambiamenti nella comunità di decomposizione responsabile.

Feedback sui cambiamenti climatici

Le temperature più calde aumentano il tasso di decomposizione microbica della materia organica del suolo, potenzialmente trasformando i suoli di prateria da un lavandino in una fonte di carbonio. Le siccità più frequenti e gravi riducono la produttività vegetale, limitando gli input di carbonio dalla crescita delle radici. Allo stesso tempo, i cambiamenti nei modelli di precipitazioni più intensi, seguiti da incantesimi più lunghi, possono accelerare l'erosione, lavando via topsoil.

Le concentrazioni di CO2 atmosferiche aumentano tipicamente la crescita delle piante (l'effetto di fertilizzazione CO2, ma nelle praterie, questo effetto è spesso limitato dalla disponibilità di azoto. Senza azoto aggiuntivo, il vantaggio di fertilizzazione diminuisce nel tempo. Inoltre, la CO2 elevata può spostare la composizione della comunità vegetale, favorendo C3 sulle specie C4, che possono alterare la profondità delle radici e i modelli di allocazione del carbonio in modi che non sono ancora pienamente compresi.

Suppressione del fuoco e incrociamento legnoso

I fuochi d'artificio sono stati mantenuti da incendi periodici, infissi o da popolazioni indigene. Il fuoco ha impedito l'incrociamento di alberi e arbusti e stimolato la crescita di erbe native. Nell'era moderna, la soppressione del carbonio ha permesso alle piante legnose - soprattutto il redcedar orientale nella prateria mista-erba e il ginepro nella corticella - di tenere.

Conservazione e Restauro Sforzi: Scalare

Negli Stati Uniti, il Programma di Riserva della Conservazione (CRP) paga gli agricoltori per prendere terreni agricoli sensibili fuori produzione e piantarlo con copertura perenne, erba spesso nativo. Il programma ha iscritta fino a 36 milioni di acri al suo picco, fornendo significativi benefici di sequestrazione di carbonio e habitat della fauna selvatica. Tuttavia, le iscrizioni sono diminuite a causa di anni recenti.

Progetti di restauro di paesaggi-scale

Gli sforzi più grandi includono l'iniziativa americana di Grasslands Conference e la Joint Venture Northern Great Plains, che coordinano il restauro in più stati e province canadesi. L'obiettivo di queste partnership è quello di proteggere e collegare grandi blocchi di habitat prateria - 500.000 acri o più - per mantenere processi ecologici come il fuoco e il bisonte pascolo.

Le nuove tecnologie stanno anche aiutando il restauro. Le trapani per semi progettati per le specie autoctone, il controllo delle infestanti di precisione utilizzando gli spruzzatori guidati dal GPS e i metodi di piantagione innovativi come "drill and burn" (dove un campo è piantato con semi nativi e poi bruciato la primavera successiva per ridurre la concorrenza di erbacce) stanno migliorando il tasso di successo del restauro prairie.

Il pascolo come strumento

Il pascolo da bovini, quando è riuscito a imitare i modelli storici di pascolo del bisonte, può mantenere la struttura della prateria e la conservazione del carbonio. I sistemi di pascolo rotante che permettono lunghi periodi di riposo tra gli eventi di pascolo promuovono la crescita profonda della radice e impediscono il sovrautilizzo delle specie di foraggio preferite.

Politica e direzioni future

Per massimizzare i benefici climatici delle praterie nordamericane, i politici devono affrontare gli incentivi economici che spingono la conversione. I programmi attuali di fattura agricola degli Stati Uniti spesso favoriscono le colture di fila attraverso sussidi e strutture di assicurazione delle colture.

I mercati del carbonio, sia i mercati di conformità volontari, offrono un potenziale nuovo flusso di entrate per i proprietari terrieri che mantengono o ripristinano la prateria. La Riserva di Azione Climatica e Verra hanno protocolli per i progetti di carbonio di prateria. Un recente studio ha suggerito che se venisse applicato un prezzo di 30–50 dollari per tonnellata metrica di CO2, molti terreni agricoli marginali attualmente in coltivazioni di fila sarebbero più redditizi come prateria restaurata, soprattutto quando combinati con i costi di qualità di qualità di qualità ridotta.

Contesto internazionale

La conservazione della prateria nordamericana dovrebbe essere vista in un contesto globale. Le praterie in tutto il mondo sono sotto pressione simile, e molti paesi stanno esplorando programmi di conservazione. Il Decennio delle Nazioni Unite sulla Restaurazione Ecosistema (2021-2030) ha suscitato interesse nel restauro delle praterie, e il Pannello intergovernativo sul Cambiamento Climatico (IPCC) ha messo in evidenza il potenziale di sequestrazione del carbonio del suolo nelle praterie gestite.

Il Canada si è impegnato a proteggere il 30 per cento della sua terra e dell'acqua entro il 2030, un obiettivo che include l'espansione delle aree protette nella prateria mista. Negli Stati Uniti, l'iniziativa "America la Bella" mira a sostenere gli sforzi di conservazione volontaria. Entrambi i paesi hanno anche accordi bilaterali, come il lavoro della Commissione Comune Internazionale sulla regione dei Grandi Laghi, che beneficiano indirettamente gli ecosistemi prateria attraverso la gestione dell'acqua e la protezione dell'habitat.

Conclusioni

Le praterie nordamericane non sono solo paesaggi scenici o resti di un'epoca passata; sono componenti attivi e vitali del sistema climatico terrestre. La loro capacità di immagazzinare vaste quantità di carbonio in terreni profondi e resilienti, combinati con i loro effetti di raffreddamento sull'atmosfera, offre una soluzione climatica naturale che sia efficace e conveniente.

La scienza è chiara: ogni acro di prateria restaurata è un passo verso la stabilizzazione del clima, la conservazione della biodiversità e il sostegno delle economie rurali. Con il giusto mix di incentivi, ricerca e gestione collaborativa, le praterie nordamericane possono ancora una volta svolgere il loro ruolo di grandi banche di carbonio e regolatori di temperatura del continente.

  1. Sanderman et al. (2017), "Debito carbonico del suolo di 12.000 anni di uso della terra umana", Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze.
  2. Lark et al. (2015), "L'espansione della Croazia negli Stati Uniti: una minaccia crescente per la conservazione delle erbe e del carbonio", PLoS ONE.
  3. Fargione et al. (2018), "Soluzioni climatiche naturali per gli Stati Uniti," Science Advances.