Introduzione

La distribuzione degli ecosistemi sensibili al clima sta subendo una rapida trasformazione, poiché i cambiamenti climatici globali accelerano, che vanno dalla tundra alpina e dalle foreste boreali alle barriere coralline e alle zone umide costiere, sono particolarmente vulnerabili perché la loro struttura e la loro funzione dipendono da condizioni climatiche ben definite.

In alcune regioni, come le catene montuose artiche e alte, si stanno riscaldando a tassi da due a tre volte la media globale, portando a effetti pronunciati sugli ecosistemi dipendenti dal ghiaccio e a quelli a bassa adattamento.

Fattori che influenzano la distribuzione dell'ecosistema

Risorsa della temperatura e volucri termici

La temperatura è probabilmente il fattore più fondamentale che governa le gamme geografiche di specie e ecosistemi. Ogni organismo ha una nicchia termica realizzata, la gamma di temperature sotto le quali può mantenere una crescita positiva della popolazione. Poiché la temperatura media globale è aumentata di circa 1,1°C, poiché i tempi pre-industriali, gli isotermici termici si sono spostati verso i poli ad un tasso medio di circa 40-50 chilometri per decennio.

Le barriere coralline, che richiedono temperature dell'acqua tra i 23°C e i 29°C per una crescita ottimale, stanno vivendo ripetuti eventi di sbiancamento quando le temperature della superficie del mare superano la loro tolleranza termica. Di conseguenza, le distribuzioni della barriera si contrae nei tropici, espandendosi in acque subtropicali e temperate, dove si stanno stabilizzando nuove comunità coralline, che sono documentate per molti ecosistemi costieri, invertebrati.

Maiusc regime di precisione

I cambiamenti nei tempi, nell’intensità e nella quantità totale di precipitazioni sono seconda solo alla temperatura nella redistribuzione dell’ecosistema. Gli ecosistemi sensibili alla deriva come le arbusti del Mediterraneo, i deserti nordamericani del sud-ovest, e la foresta amazzonica sono particolarmente vulnerabili.

Al contrario, alcune regioni stanno vivendo una maggiore precipitazioni, che può portare all'espansione delle zone umide o alla conversione delle praterie nelle foreste. Le Grandi Pianure del Nord America, ad esempio, hanno visto un cambiamento verso nord del confine prateria-forest come una maggiore disponibilità di umidità sostiene l'insediamento degli alberi. Tuttavia, eventi inondanti anche erodono ecosistemi costieri e ripariani, mentre la riduzione prolungata dei pacchetti di neve nelle regioni montane diminuisce l'estensione degli habitat subnive per i più importanti per i piccoli habitat di mammiferi.

Eventi estremi e Regimi di Disturbance

Gli eventi meteorologici estremi, tra cui le onde, i incendi, le tempeste e le inondazioni, stanno diventando sempre più frequenti e intensi, mediando direttamente la distribuzione dell'ecosistema. Le stagioni del fuoco selvaggio hanno allungato a livello globale, e nelle foreste boreali, i grandi incendi stanno convertendo le stadi conifere in arbusti decidue o praterie, spingendo il confine tra foresta e tundra verso nord.

I disturbi composti, come la siccità seguita da un focolaio, poi il fuoco, possono provocare cambiamenti di stato che persistono per decenni. L'attuale tendenza ad aumentare la frequenza di disturbo riduce il tempo disponibile per gli ecosistemi per recuperare, riducendo efficacemente la soglia climatica in cui si verifica un cambiamento nella distribuzione.

Uso e frammentazione del terreno umano

Le attività umane interagiscono con il cambiamento climatico per accelerare o ostacolare la ridistribuzione dell’ecosistema. I cambiamenti di uso del suolo, la disboscamento, l’urbanizzazione, l’agricoltura, già gli habitat di frammentazione e la capacità delle specie di limitare i climi adatti.

Alcuni traslocazioni sperimentali hanno già avuto luogo per alberi gravemente minacciati[]] come la Torreya della Florida, che si sta spostando verso nord verso climi più freddi.

Impatti di Distribuzione Maiuscoli su Biodiversità e Servizi Ecosistemici

Perdita di biodiversità e disgregazione comunitaria

Una delle conseguenze più profonde del cambiamento di distribuzione dell'ecosistema è la perdita della biodiversità. Le specie altamente specializzate o con capacità di dispersione limitate affrontano un rischio di estinzione elevato. Le specie alpine endemiche[] come il pika americano (Ochotona princeps) sono spinte verso l'alto come alti livelli di elevazione diventano troppo caldi; le popolazioni su picchi di montagna isolati sono essenzialmente al 50% piantare, con i tassi di morte superiori rispetto alle specie alpine.

I gruppi di specie si stanno formando come turni di gamma creano comunità che non hanno mai coesisteto prima. Questo ripieno interrompe le relazioni ecologiche – gli inquinanti possono perdere il contatto con le loro piante ospitanti, i predatori possono trovare nuove prede mentre perdono quelle tradizionali, e le deciarchie competitive cambiano. Tali alterazioni possono portare a effetti di fuga in tutto il web alimentare.

Servizi Ecosystem a Risk

Lo stoccaggio del carbonio è un servizio critico: foreste boreali e tropicali, torbiere e mangrovie costiere tutti immagazzinano vaste quantità di carbonio. Quando le foreste muoiono a loro margini caldi o sono sostituiti da praterie, il carbonio del suolo viene rilasciato, esacerbando i feedback climatici.

Le catture di montagna che cambiano da dominati di neve a regimi dominati a pioggia vedono cambiamenti nei tempi di deflusso e nelle riduzioni dei flussi estivi, minacciando le forniture di acqua per milioni di persone.

I servizi ricreativi e culturali, inclusi l'ecoturismo, la caccia, la pesca e i valori spirituali legati a paesaggi particolari, sono influenzati quando ecosistemi iconici come la Grande Barriera Corallina o la Savanna Serengeti subiscono cambiamenti distributivi. Le implicazioni economiche sono sostanziali, con ricavi turistici in declino in alcune aree come attrazioni degradate o spostate.

Monitoraggio delle variazioni di distribuzione dell'ecosistema

Sensamento remoto satellitare

Le osservazioni satellitari offrono una visione sinottica e coerente dei cambiamenti ecosistemici in grandi aree. Piattaforme come la NASA MODIS e Landsat, e il programma Sentinel europeo, offrono una serie di tempi di indici di vegetazione (ad esempio, NDVI, EVI), gli scienziati di superficie di sviluppo della temperatura, e di eventi di fuoco verde.

Nuove missioni satellitari, come la NASA EMIT e la SBG[] (Surface Biology and Geology) pianificata per il prossimo decennio, fornirà più dettagli spettrali, consentendo il rilevamento di tipi funzionali vegetali e anche la composizione delle specie.

Indagini sul campo e lotti a lungo termine

Le osservazioni basate sul suolo rimangono indispensabili per convalidare le stime derivate dal satellite e per catturare cambiamenti di scala sottile invisibili ai sensori. Reti come la National Ecological Observatory Network (NEON) negli Stati Uniti e il ]GEO BON rete globale mantengono appeti permanenti dove la composizione della vegetazione, le proprietà di spostamento del suolo

Le reti di Fenologia come la USA National Phenology Network[] tracciano tempistiche di deplo-out, fioritura e migrazione. Le variazioni di questi eventi biologici spesso precedono i cambiamenti di distribuzione e servono come indicatori di allarme precoce.

Modellazione basata sul clima e sul processo

Per progettare future distribuzioni, gli scienziati utilizzano una varietà di modelli. I modelli di distribuzione delle specie (SDM) si riferiscono in modo correlato alle variabili ambientali e quindi alle aree di mappa che saranno adatte sotto i climi futuri. I modelli basati sui processi incorporano vincoli fisiologici, disperdono la concorrenza tropicale per simulare le dinamiche degli ecosistemi nel tempo.

Le incertezze rimangono, soprattutto intorno a tassi di dispersione, vincoli di suolo e interazioni con disturbi, ma gli approcci di modellazione di ensemble (combinando modelli multipli) forniscono proiezioni robuste. Il IPCC Sesta relazione di valutazione (AR6)]]] ha usato tale output di ensemble per concludere che molti ecosistemi di montagna e polari perderanno oltre il 60% della loro area attuale di 2100 in fase di pianificazione ad alta adattamento.

Strategie di gestione per sostenere la resilienza dell'ecosistema

Espansione e connettività dell'area protetta

Le aree protette tradizionali, progettate per i confini statici, hanno bisogno di rinforzi attraverso l'espansione e il posizionamento strategico per ospitare gli ecosistemi in movimento. Il concetto Half Earth] propone di conservare il 50% di terra e di mare per consentire alle specie di tracciare il clima.

La conservazione della connettività va oltre i parchi: la connettività climatica[] i progetti includono “rifugia climatica” – aree che rimangono relativamente stabili e servono come pietre steppa.

Restauro di ecosistemi degradati

Il ripristino attivo può accelerare la transizione verso gli stati ecosistemici resilienti. Gli sforzi di rimboschimento e di afforestazione, come il Bonn Challenge] mirando a ripristinare 350 milioni di ettari di terreno degradato entro il 2030, hanno bisogno di considerare le condizioni climatiche future.

In torba, rewetting e sphagnum moss reintroduzione può ripristinare la funzione idrologica e la sequestrazione di carbonio anche come cambiamenti climatici circostanti. Allo stesso modo, il restauro di coralli utilizzando ceppi termotoletanti viene sperimentato nei Caraibi e nella Grande Barriera Corallina per aiutare le barriere a persistere in luogo mentre gli habitat più adatti emergono altrove.

Rilocalizzazione e migrazione assistita

Quando la dispersione naturale è incredibilmente lenta a causa della frammentazione o della mancanza di terreno adatto, la ricollocazione attiva può essere necessaria per prevenire l'estinzione. Unione internazionale per la conservazione della natura (IUCN) ha rilasciato linee guida per la colonizzazione assistita, sottolineando la valutazione del rischio per evitare l'introduzione di specie che diventano invasivi.

Per gli ecosistemi intere, si stanno discutendo approcci nuovi come “localizzazione gestita dei tipi di ecosistemi”, ad esempio, il trapianto di una palude di sale nell’entroterra, mentre il livello del mare aumenta, che richiedono una pianificazione attenta, ma può essere l’unico modo per preservare alcune funzioni ecologiche di fronte al rapido cambiamento.

Politica e gestione integrata

Le risposte efficaci devono operare su scala, dalle decisioni locali di uso del suolo agli accordi internazionali.Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC)[ e ]]Convenzione sulla diversità biologica (CBD)[] entrambi riconoscono la necessità di integrare l'adattamento climatico nella conservazione.

Sul terreno, i gestori dei terreni utilizzano approcci di gestione dinamica: regolare la gestione del fuoco per promuovere le specie a adattamento del fuoco, ripristinare le piante invasive che beneficiano del riscaldamento e creare zone tampone intorno alla refugia del clima.

Studi di casi di scisti osservati

Tundra artica e foresta boreale

L’Artico sta riscaldando quasi quattro volte più velocemente della media globale, portando ad una rapida espansione delle specie arbustive ([Alnus, Betula, Salix[]) in tundra precedentemente sterile. Questa “srubificazione” cambia albedo, la foresta permafrost thaw profondità, e l’habitat animale.

Ecosistemi di montagna

Nelle Alpi europee, gli isotermi sono aumentati di circa 100 metri per decennio dagli anni '80, con un aumento dei dislivelli delle linee forestali e della vegetazione alpina. Tuttavia, molte specie di vetta non hanno più terreno per colonizzare, con l’effetto “escalatore all’estinzione”.

Coral Reefs

Gli ecosistemi di barriera corallina hanno già subito cambiamenti di distribuzione drammatici. Grande barriera corallina hanno sperimentato eventi di sbiancamento back-to-back nel 2016 e nel 2017 che hanno ucciso oltre il 50% dei coralli poco profondi. Le comunità coralline nel Golfo Persico, dove le acque già superano la normale tolleranza, si sono spostate a specie tolleranti dal calore.

Conclusioni

La distribuzione degli ecosistemi sensibili al clima sta cambiando a un ritmo senza precedenti, guidato da temperature in aumento, precipitazioni alterate, eventi estremi e uso del suolo umano. Questi cambiamenti hanno conseguenze significative per la biodiversità, i servizi ecosistemici e le società umane.

Le scelte fatte oggi per quanto riguarda le riduzioni delle emissioni e gli investimenti di conservazione determineranno se gli ecosistemi più vulnerabili possano adattarsi o perdersi. In definitiva, affrontare la causa principale – emissioni di gas serra – è l’unico modo per rallentare il ritmo del cambiamento e guadagnare tempo per i processi di adattamento della natura.

Link esterno