Una nuova ricerca, condotta nell’ambito del Progetto CONCERTO, coordinato dal CMCC, e pubblicata sulla rivista “Scientific Data”, presenta una banca dati globale innovativa contenente misurazioni di produzione primaria netta da 456 siti attraverso i principali ecosistemi terrestri di tutto il mondo, con le potenzialità di migliorare i modelli climatici e la gestione degli ecosistemi in tutto il mondo.
Comprendere come gli ecosistemi terrestri immagazzinino carbonio e producano biomassa, fornendo agli scienziati una risorsa senza precedenti per la calibrazione dei modelli di vegetazione e la valutazione delle risposte degli ecosistemi ai cambiamenti ambientali.
È il risultato dellaricerca“A global database of net primary production of terrestrial ecosystems”, pubblicata il 2 settembre 2025 suScientific Datae svolta del GruppoPiante ed Ecosistemi, Ecologia in un’epoca di cambiamento(PLECO) del Dipartimento di Biologica dell’Università di Anversa, a cui ha contribuito il Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici (CMCC).
La ricerca è stata svolta nell’ambito del Progettto“Improved Carbon cycle representation through multi-scale models and Earth observation for Terrestrial ecosystems” (CONCERTO), coordinato dal CMCC. I modelli del sistema terrestre (ESM) mostrano stime divergenti dell’assorbimento di carbonio (C) da parte degli ecosistemi, il che determina una persistente incertezza sul clima futuro e limita il raggiungimento degli obiettivi di mitigazione delle politiche. CONCERTO mira a rafforzare l’ecosistema di ricerca europeo creando un innovativo quadro scientifico collaborativo che migliori la nostra comprensione, il monitoraggio e la modellizzazione del ciclo terrestre (CC), riducendo l’incertezza e favorendo la convergenza degli ESM.
Unabanca datiè cruciale per comprendere come gli ecosistemi terrestri accumulino carbonio, soprattutto attraverso datibelowground(sotterranei) completi e rari. La ricerca ha permesso di realizzare la prima banca dati globale di produttività coerente e controllata in termini di qualità dagli anni ’80, che copre tutti i principali ecosistemi terrestri, fornendo i dati standardizzati necessari perconfrontare le risposte degli ecosistemi ai cambiamenti climatici e perinformare politiche ambientali basate su evidenze scientifiche.
La misurazione dellaNet Primary Production(NPP), il carbonio accumulato dalle piante attraverso la fotosintesi dopo aver tenuto conto della loro respirazione, è essenzialmente la quantità di biomassa che gli ecosistemi producono annualmente, la cui misurazione costituisce la base per la comprensione del ciclo globale del carbonio, della produzione alimentare e degli impatti dei cambiamenti climatici sui sistemi terrestri.
“La net primary production è una misura fondamentale della produzione di biomassa negli ecosistemi– ha spiegatoManuela Balzarolo, Responsabile scientificaCMCC di CONCERTO e co-autrice dello studio –Rappresenta il carbonio accumulato annualmente dalle piante attraverso la fotosintesi, corrispondente al resto del guadagno fotosintetico, o gross primary production, dopo aver tenuto conto della respirazione autotrofa. È il carbonio investito per la produzione annuale di biomassa vegetale e un servizio chiave per la società fornendo prodotti alimentari, fibre, combustibile e materiale da costruzione. La NPP è anche una variabile chiave nel ciclo globale del carbonio e nel conseguente impatto sul sistema terrestre“.
Nonostante decenni di ricerca che hanno portato all’accumulo di grandi quantità di dati, una banca dati globale coerente di NPP era ancora mancante. Questa lacuna deriva in parte dalle differenze metodologiche che portano a una scarsa armonizzazione dei dati, ma anche dalla mancanza di sforzi di sintesi completi dal Programma Biologico Internazionale degli anni ’60-’70.
Le banche dati più recenti si concentrano tipicamente su singoli tipi di ecosistema, raramente tenendo conto della metodologia di misurazione e dell’incertezza metodologica associata ai dati aggiunti alla banca dati. Fondamentalmente, molte escludono le stime per la produzionebelowground, che rappresenta oltre il 30% della NPP annuale globale e si prevede sia ancora più alta negli ecosistemi con limitazioni idriche.
La nuova banca dati affronta queste limitazioni fornendo misurazioni NPP armonizzate attraverso sei principali tipi di bioma: foreste (206 siti), praterie (145 siti), terre coltivate (34 siti), torbiere settentrionali (34 siti), tundra (21 siti) e arbusti secchi (16 siti). La copertura geografica si estende su tutti i continenti attraverso 50 paesi, con misurazioni che vanno dal 1959 al 2023.
“Le banche dati globali NPP in situ-ha osservato Balzarolo –raramente tengono conto della metodologia di misurazione e quindi della qualità dei dati, e spesso non includono stime per la produzione belowground”.L’approccio rigoroso del team invece garantisce che circa il 95% delle stime NPP derivino da metodi biometrici diretti.
La forza della banca dati risiede nel suo rigore metodologico. Un’innovazione chiave è lo sviluppo di un sistema che forniscevalutazioni di qualità coerenti attraverso diversi approcci di misurazione, rendendo più facile confrontare o combinare i risultati. Il team di ricerca ha creato stime di incertezza specifiche per sito che tengono conto delle varianze specifiche del bioma, dei fattori di riduzione specifici del metodo e dei tempi di monitoraggio.
Questo framework di incertezza si rivela particolarmente prezioso quando si costruiscono modelli di regressione. I ricercatori dimostrano chetenere conto delle incertezze di misurazione quando si adattano le relazioni NPP-clima può risultare in stime diverse del 40% rispetto all’ignorare le variazioni di qualità dei dati.
La banca dati può rivelare modelli importanti nella produttività terrestre attraverso le regioni climatiche, che consente un’analisi completa di come le condizioni ambientali guidino i modelli di produttività attraverso i principali ecosistemi terrestri della Terra.
Le implicazioni per la scienza del clima sono profonde. IDynamic Global Vegetation Modelsutilizzati nelle proiezioni climatiche si basano fortemente su relazioni NPP empiriche nella loro costruzione, calibrazione e validazione.
“La banca dati può essere utilizzataper studiare i driver ambientali della NPP, esplorare modelli nella NPP terrestre, in particolare differenze nella produzione above- e belowground, così come servire da benchmark per la calibrazione e validazione di modelli di vegetazione process-based e prodotti di remote sensing– ha aggiunto Balzarolo –Tracciare la NPP degli ecosistemi aiuta scienziati e responsabili politici nel monitorare i cambiamenti nella produzione di biomassa, nella gestione sostenibile delle risorse e nella modellazione delle perdite di biomassa vegetale dovute ai cambiamenti climatici, siccità, incendi o deforestazione”.
Fornendo misurazioni di produttività standardizzate e di alta qualità attraverso i principali ecosistemi della Terra, la banca dati realizzata supporterà proiezioni climatiche più accurate, migliorerà le strategie di gestione degli ecosistemi e informerà politiche ambientali basate su evidenze per affrontare la crisi climatica globale.
“Siamo particolarmente soddisfatti di questa pubblicazione e banca dati, perché è un riconoscimento importante del lavoro non solo dei giovani ricercatori di oggi, come l’autrice principale Marie Rodal, ma anche degli sforzi di migliaia di scienziati sperimentali che, dagli anni ’70, hanno condotto misurazioni NPP sul campo– ha affermato il Prof.Matteo Campiolidel Dipartimento di Biologica dell’Università di Anversa e co-autore della ricerca –Senza il loro lavoro, la costruzione della banca dati non sarebbe stata possibile, mentre allo stesso tempo la banca dati valorizza enormemente i loro vecchi dati“.
In copertina: Variazione spaziale nella vegetazione della savana nel delta dell’Okavango (Botswana). Foto di Petr Pokorny.