Meno conifere e più latifoglie decidue: le foreste europee del futuro saranno profondamente diverse. Ecco come vengono studiati i cambiamenti ambientali

Da pochi giorni è uscito uno studio scientifico che mostra come il cambiamento climatico potrebbe modificare profondamente gli equilibri competitivi tra le principali specie arboree europee, favorendo alcune latifoglie decidue e penalizzando molte conifere che oggi dominano vaste aree del continente.

Lo studio, basato sulla modellistica forestale, è frutto di una collaborazione internazionale che ha visto coinvolto, per l’Italia, l’Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo (Isafom) del Cnr. Per approfondire i risultati abbiamo contattato uno degli studiosi coinvolti: Alessio Collalti, primo ricercatore del Cnr e responsabile del Laboratorio di Modellistica Forestale.

"Il messaggio principale di questo studio appena pubblicato", spiega Collalti, "è che le foreste europee del XXI secolo potrebbero essere molto diverse da quelle che conosciamo oggi. Non stiamo parlando necessariamente di una perdita generalizzata di copertura forestale, ma di una profonda riorganizzazione della composizione delle specie".

"In molte aree oggi dominate da conifere come abete rosso, abete bianco e pino silvestre", sottolinea Collalti, "il cambiamento climatico potrebbe favorire progressivamente specie decidue come faggio, querce e altre latifoglie. Si tratta di un cambiamento che avviene lentamente, nell'arco di decenni, ma che può trasformare profondamente il funzionamento e la composizione degli ecosistemi, incluse le associazioni con gli animali e gli altri esseri viventi. Il paesaggio del futuro sarà probabilmente più dinamico e meno uniforme. Le foreste monospecifiche o dominate da poche specie potrebbero lasciare spazio a comunità più miste e diversificate, soprattutto nelle aree di transizione climatica. Questo non significa necessariamente foreste "migliori" o "peggiori", ma foreste diverse, con capacità differenti di immagazzinare carbonio, regolare il clima, produrre legname e sostenere la biodiversità".

La vera sfida, secondo il ricercatore, sarà capire se questa transizione avverrà in modo graduale e gestibile oppure attraverso crisi improvvise legate a siccità, incendi, tempeste e attacchi di insetti.

Per arrivare allo scenario descritto, lo studio ha utilizzato non solo la modellistica forestale, ma anche l’intelligenza artificiale.

"I modelli utilizzati sono chiamati process-based", spiega Collalti, "sono cioè basati sulla rappresentazione esplicita dei processi biologici e fisici che regolano la vita degli alberi: fotosintesi, respirazione, crescita, competizione per luce e acqua, mortalità e rigenerazione. In pratica, si costruisce una rappresentazione matematica del funzionamento di una foresta e la si fa evolvere nel tempo sotto differenti condizioni climatiche. Nel nostro caso abbiamo combinato le simulazioni prodotte da 17 modelli sviluppati da gruppi di ricerca europei diversi. Unico per l'Italia il 3D-CMCC-FEM (Modulo Forestale del Modello Tridimensionale Accoppiato sul Ciclo del Carbonio) sviluppato al CNR".

Ma analizzare direttamente una quantità così grande di dati e applicarla all'intero continente europeo sarebbe estremamente complesso e costoso: è qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale. Il cosiddetto "deep learning" è stato utilizzato come una sorta di "meta-modello" che ha imparato le relazioni emergenti prodotte dai modelli forestali e le ha poi utilizzate per proiettare la competitività delle specie su scala continentale e in molteplici scenari climatici.

"È importante sottolineare che l'AI non sostituisce la conoscenza ecologica", evidenzia però Collalti. "La parte scientifica rimane eccome, sia nei modelli di processo che nella raccolta e nell’osservazione dei dati. L'intelligenza artificiale aiuta nell’estrarre pattern complessi, nell’integrare enormi quantità di informazioni e nel trasferire la conoscenza dalle simulazioni locali alle proiezioni continentali".

Un aspetto interessante di questo studio, oltre ai risultati descritti, è che dimostra come la modellistica forestale stia diventando un fiore all'occhiello della ricerca ambientale italiana, con sempre più collaborazioni e riconoscimenti a livello internazionale. Si tratta di un percorso costruito nell'arco di molti anni, caratterizzato da importanti sfide scientifiche e strutturali.

"Quando ho iniziato a lavorare sulla modellistica forestale e sul ruolo delle foreste nel ciclo del carbonio, circa vent'anni fa, si trattava di un ambito ancora relativamente poco sviluppato nel panorama nazionale", spiega Collalti. "Gran parte del lavoro è consistito nel creare collegamenti tra discipline che tradizionalmente dialogavano poco tra loro: ecologia, fisiologia vegetale, scienze forestali, matematica applicata, informatica e scienze del clima. Oggi questa integrazione è diventata indispensabile per comprendere e prevedere gli effetti del cambiamento climatico sugli ecosistemi forestali. Era uno strumento che prima, come nazione, non avevamo, ma ora sì".

Oggi il modello 3D-CMCC-FEM rappresenta l'Italia nel panorama della modellistica internazionale e viene utilizzato in numerosi progetti europei e internazionali per studiare il contributo delle foreste alla mitigazione dei cambiamenti climatici e supportare le strategie di adattamento. La dimensione internazionale è uno dei punti di forza di queste ricerche.

"Le grandi domande che riguardano il futuro delle foreste e il bilancio globale del carbonio non possono essere affrontate da un singolo gruppo di ricerca o da una singola disciplina", conferma Collalti. "Attraverso la partecipazione a consorzi europei e internazionali è stato possibile portare la modellistica forestale sviluppata in Italia all'interno delle principali iniziative scientifiche che si occupano di cambiamento climatico, biodiversità e servizi ecosistemici. Più che un punto di arrivo, considero quanto ottenuto finora come la dimostrazione che anche in un Paese, come il nostro, privo di una tradizione storica in questo campo, è possibile costruire competenze riconosciute a livello internazionale. Oggi la modellistica forestale è diventata uno strumento essenziale per anticipare i cambiamenti ambientali e supportare decisioni di gestione sempre più basate sull'evidenza scientifica. Se l'Italia occupa una posizione riconosciuta in questo settore, è il risultato di un lungo investimento nella ricerca, nella formazione di giovani ricercatori e nella costruzione di collaborazioni scientifiche internazionali. L'intelligenza artificiale, in questo contesto, non è una "scatola nera" che genera risultati autonomamente, ma uno strumento che amplifica la capacità della modellistica ecologica di affrontare problemi sempre più complessi".