(TEMPOITALIA.IT) Dal 2003 al 2021, la capacità della Terra di assorbire carbonio attraverso la fotosintesi è aumentata — principalmente grazie alla crescita più vigorosa delle piante terrestri nei climi più caldi.
Mentre foreste e terre coltivate hanno ampliato il proprio ruolo nella cattura del carbonio, le alghe oceaniche hanno iniziato a soffrire, soprattutto nelle acque tropicali. Questo cambiamento sta alterando l’equilibrio della vita sul pianeta, con la terra che diventa più produttiva, mentre gli ecosistemi marini si indeboliscono.
Fotosintesi in aumento: le piante aprono la strada
Tra il 2003 e il 2021, la fotosintesi a livello globale è cresciuta, in gran parte grazie all’aumento dell’attività delle piante terrestri. Tuttavia, questo incremento è stato leggermente attenuato da una lieve diminuzione della fotosintesi tra le alghe marine, secondo un nuovo studio pubblicato il 1° Agosto su Nature Climate Change. I ricercatori affermano che questi risultati potrebbero contribuire a valutare la salute del pianeta, gestire gli ecosistemi in modo più efficace e sviluppare strategie migliori per prevedere e affrontare i cambiamenti climatici.
La fotosintesi è guidata da organismi noti come produttori primari, che costituiscono la base della catena alimentare e sostengono quasi tutta la vita sulla Terra. Questi organismi utilizzano la luce solare per trasformare l’anidride carbonica atmosferica in materia organica. Ma oltre a catturare carbonio, ne rilasciano anche una parte attraverso un processo chiamato respirazione autotrofa (simile alla respirazione). La differenza tra il carbonio assorbito e quello rilasciato è definita produzione primaria netta.
“La produzione primaria netta misura la quantità di energia che gli organismi fotosintetici catturano e mettono a disposizione per sostenere quasi tutta la vita in un ecosistema,” ha affermato Yulong Zhang, primo autore e ricercatore presso il laboratorio di Wenhong Li alla Nicholas School of the Environment della Duke University. “Come fondamento delle reti alimentari, la produzione primaria netta determina la salute degli ecosistemi, fornisce cibo e fibre per gli esseri umani, mitiga le emissioni antropogeniche di carbonio e contribuisce a stabilizzare il clima terrestre.”
Prospettiva globale: terra e oceano insieme
Studi precedenti sulla produzione primaria netta si sono spesso concentrati separatamente sugli ecosistemi terrestri o oceanici. Di conseguenza, agli scienziati è mancata una visione completa di come il carbonio venga elaborato a livello planetario e di come ciò influisca sugli sforzi per rallentare il cambiamento climatico.
In questa nuova ricerca, il team ha esaminato le tendenze e i cambiamenti annuali nella produzione primaria netta globale, prestando particolare attenzione a come i mutamenti sulla terraferma si relazionino a quelli negli oceani.
“Se si vuole valutare la salute del pianeta, bisogna osservare sia i domini terrestri sia quelli marini per una visione integrata della produzione primaria netta. Gli studi pionieristici che per primi hanno combinato la produzione primaria terrestre e marina non sono stati sostanzialmente aggiornati da oltre due decenni,” ha dichiarato il coautore Nicolas Cassar, titolare della Lee Hill Snowdon Bass Chair alla Nicholas School, che ha supervisionato la ricerca insieme a Zhang.
Osservare la Terra che respira: la tecnologia satellitare
Le osservazioni satellitari offrono una visione continua della fotosintesi delle piante e delle alghe marine chiamate fitoplancton. In particolare, strumenti satellitari specializzati misurano la “superficie verde”, che rappresenta l’abbondanza del pigmento verde chiamato clorofilla, prodotto dalla vita fotosintetica. I modelli informatici stimano poi la produzione primaria netta combinando i dati sulla “greenness” con altri fattori ambientali come temperatura, luce e disponibilità di nutrienti.
Gli autori del nuovo studio hanno utilizzato sei diversi set di dati satellitari sulla produzione primaria netta — tre per la terra e tre per gli oceani — relativi agli anni dal 2003 al 2021. Attraverso metodi statistici, hanno analizzato i cambiamenti annuali della produzione primaria netta per la terraferma e, separatamente, per gli oceani.
Hanno rilevato un significativo aumento della produzione primaria netta terrestre, a un tasso di 0,2 miliardi di tonnellate metriche di carbonio all’anno tra il 2003 e il 2021. La tendenza era diffusa dalle aree temperate fino alle zone boreali, o ad alte latitudini, con una notevole eccezione nei tropici del Sud America.
Declino oceanico: un sottile spostamento del carbonio
Al contrario, il team ha identificato un calo complessivo della produzione primaria netta marina di circa 0,1 miliardi di tonnellate metriche di carbonio all’anno nello stesso periodo. I cali più marcati si sono verificati principalmente negli oceani tropicali e subtropicali, in particolare nel Pacifico.
Complessivamente, le tendenze sulla terra hanno dominato quelle degli oceani: la produzione primaria netta globale è aumentata in modo significativo tra il 2003 e il 2021, a un tasso di 0,1 miliardi di tonnellate metriche di carbonio all’anno.
Indizi climatici: cosa sta causando il cambiamento?
Per comprendere i possibili fattori ambientali in gioco, il team ha analizzato variabili come la disponibilità di luce, la temperatura dell’aria e della superficie marina, le precipitazioni e la profondità dello strato misto — una misura che riflette l’entità della miscelazione negli strati superiori dell’oceano causata da vento, onde e correnti superficiali.
“Il cambiamento verso una maggiore produzione primaria sulla terra è derivato principalmente dalle piante alle alte latitudini, dove il riscaldamento ha esteso le stagioni di crescita e creato temperature più favorevoli, e nelle regioni temperate che hanno sperimentato un aumento locale delle precipitazioni, l’espansione delle foreste e l’intensificazione delle coltivazioni,” ha spiegato Wenhong Li, professore di scienze della Terra e del clima alla Nicholas School e coautore dello studio.
Temperature più alte sembrano invece aver avuto un effetto opposto in alcune zone oceaniche.
“L’aumento delle temperature superficiali marine ha probabilmente ridotto la produzione primaria del fitoplancton nelle regioni tropicali e subtropicali,” ha aggiunto Cassar. “Le acque più calde possono sovrapporsi a quelle più fredde e interferire con la miscelazione dei nutrienti essenziali per la sopravvivenza delle alghe.”
L’influenza di El Niño: gli oceani reagiscono più in fretta
Anche se la terra ha guidato l’aumento complessivo della produzione primaria globale, è stato l’oceano a determinare principalmente la variabilità annuale, soprattutto durante forti eventi climatici come El Niño e La Niña, hanno scoperto gli autori.
“Abbiamo osservato che la produzione primaria oceanica risponde molto più fortemente a El Niño e La Niña rispetto a quella terrestre,” ha dichiarato il coautore Shineng Hu, professore assistente di dinamica climatica alla Nicholas School. “Una serie di eventi La Niña ha contribuito in parte all’inversione di tendenza della produzione primaria oceanica che abbiamo identificato dopo il 2015. Questa scoperta mette in evidenza la maggiore sensibilità degli oceani alla futura variabilità climatica.”
Quadro generale: cosa significa per la Terra
Lo studio evidenzia il ruolo importante degli ecosistemi terrestri nel compensare i cali della produzione primaria netta tra i fitoplancton marini, secondo gli autori.
Tuttavia, hanno aggiunto che le diminuzioni della produzione primaria netta negli oceani tropicali e subtropicali, insieme alla stagnazione sulla terra nei tropici, possono indebolire le fondamenta delle reti alimentari tropicali, con effetti a catena sulla biodiversità, la pesca e le economie locali. Col tempo, queste perturbazioni potrebbero anche compromettere la capacità delle regioni tropicali di agire come efficaci pozzi di carbonio, potenzialmente intensificando gli impatti del riscaldamento climatico.
“Se il calo della produzione primaria oceanica continuerà — e per quanto tempo e in che misura gli aumenti sulla terra potranno compensare tali perdite — resta una questione chiave ancora irrisolta, con implicazioni rilevanti per valutare la salute di tutti gli esseri viventi e per guidare la mitigazione dei cambiamenti climatici,” ha dichiarato Zhang. “Un monitoraggio coordinato e a lungo termine di entrambi gli ecosistemi, terrestre e marino, come componenti integrate della Terra, è essenziale.”
Credit: “Contrasting biological production trends over land and ocean” by Yulong Zhang, Wenhong Li, Ge Sun, Jiafu Mao, Matthew Dannenberg, Jingfeng Xiao, Zuchuan Li, Haipeng Zhao, Qianru Zhang, Shineng Hu, Conghe Song and Nicolas Cassar, 32 July 2025, Nature Climate Change.
DOI: 10.1038/s41558-025-02375-1 (TEMPOITALIA.IT)