L’effetto positivo della diversità vegetale sulla respirazione del suolo si attenua con l’aumentare della produttività nelle foreste globali

Perché questo conta per il clima e per le foreste

Le foreste «respirano» silenziosamente attraverso i loro suoli, rilasciando anidride carbonica mentre radici e microrganismi degradano la sostanza organica. Questa «respirazione» del suolo è uno dei flussi di carbonio più grandi della Terra e influenza fortemente il clima. Allo stesso tempo, le foreste stanno subendo rapide perdite di specie vegetali. Questo studio pone una domanda apparentemente semplice ma dalle grandi implicazioni: avere più tipi di piante in una foresta fa respirare di più i suoi suoli, e questa relazione cambia tra foreste rade e in difficoltà e foreste rigogliose e altamente produttive?

La vita nel suolo e il respiro nascosto della foresta

La respirazione del suolo è il rilascio continuo di anidride carbonica dal terreno mentre le radici crescono e i microrganismi decompongono foglie e legno morti. A livello globale questo flusso è secondo per entità solo alla fotosintesi delle piante, quindi anche piccole variazioni percentuali possono modificare la quantità di carbonio trattenuta nei suoli rispetto a quella che ritorna nell’atmosfera. Molti esperimenti a scala ridotta hanno mostrato che un maggior numero di specie vegetali tende a stimolare la vita del suolo e la sostanza organica, suggerendo che la biodiversità potrebbe aumentare anche la respirazione del suolo. Tuttavia la maggior parte di questi esperimenti è stata di breve durata, focalizzata su praterie o limitata a poche specie, lasciando aperta la domanda su come la diversità vegetale modelli la respirazione del suolo nelle foreste e nei climi di tutto il mondo.

Costruire un quadro globale da misure sparse

Per affrontare la questione, gli autori hanno assemblato diversi grandi set di dati e li hanno combinati con il machine learning moderno. Hanno utilizzato oltre 6.000 misurazioni di campo della respirazione del suolo raccolte in tutto il mondo e hanno addestrato un modello di deep learning per prevedere la respirazione mensile del suolo a risoluzione fine a partire da caratteristiche climatiche, del suolo e della vegetazione. Hanno poi sovrapposto mappe globali della ricchezza di specie arboree e della ricchezza complessiva di piante vascolari (inclusi alberi, arbusti ed erbe), insieme a una misura della produttività forestale derivata da satellite nota come produzione primaria netta. Controllando temperatura, precipitazioni, proprietà del suolo e tratti della vegetazione, sono riusciti a isolare quanto la sola diversità vegetale contribuisca alla variabilità della respirazione del suolo.

La diversità aiuta soprattutto dove le risorse scarseggiano

Le analisi globali rivelano uno schema chiaro ma sfumato. Nelle foreste a produttività da bassa a moderata, in luoghi dove la crescita è limitata dal freddo, dalla siccità o dalla scarsità di nutrienti, avere più specie vegetali è fortemente associato a una maggiore respirazione del suolo. Le comunità vegetali più diverse sembrano nutrire il sistema del suolo in modo più efficace, attraverso una combinazione di profondità radicale, esudati radicali e tipi di lettiera che supportano comunità microbiche attive. Ma con l’aumentare della produttività e dell’abbondanza di biomassa, il beneficio derivante dall’aggiunta di specie diminuisce. Nelle foreste molto produttive — ad esempio regioni calde e umide con chiome dense — il contributo aggiuntivo della diversità diventa modesto o può perfino risultare leggermente negativo una volta considerati gli effetti del clima e dei suoli.

Quando più specie non aggiungono molto

Lo studio suggerisce diverse ragioni per questo attenuarsi dell’effetto diversità nelle foreste ad alta produttività. Dove le condizioni sono già favorevoli, poche specie dominanti possono fornire grandi quantità di sostanza organica al suolo, stabilendo un elevato livello di attività microbica e respirazione del suolo. Specie aggiuntive possono svolgere ruoli simili, perciò la loro presenza apporta poco valore aggiunto, un concetto noto come ridondanza funzionale. Una forte competizione per luce e nutrienti può inoltre favorire un piccolo insieme di specie di successo, riducendo l’importanza delle altre per i processi del suolo. In tali contesti, temperatura, umidità e altri fattori abiotici diventano i principali driver della respirazione del suolo, e il contributo marginale della biodiversità si riduce.

Cosa significa per la conservazione del carbonio e della diversità

Per chi non è specialistico, il messaggio chiave è che la diversità vegetale non svolge lo stesso ruolo ovunque. Nelle foreste a bassa e media produttività, ogni specie vegetale in più può rendere i suoli più attivi, contribuendo al ciclo dei nutrienti e al movimento del carbonio. Nelle foreste più produttive, però, l’aggiunta di specie potrebbe non modificare molto la respirazione del suolo perché il sistema è già vicino alla capacità massima. Questo comportamento dipendente dal contesto è importante per le politiche climatiche. Proteggere la diversità vegetale nelle foreste meno produttive è particolarmente cruciale, perché la perdita di specie in quegli ambienti potrebbe indebolire i processi del suolo che sostengono l’immagazzinamento a lungo termine del carbonio e la salute dell’ecosistema. Integrare effetti realistici della biodiversità nei modelli del carbonio e del clima migliorerà la nostra capacità di prevedere come foreste, suoli e atmosfera risponderanno ai cambiamenti ambientali in corso.

Citazione: Laffitte, B., Yang, Z., Jian, J. et al. Plant diversity’s positive effect on soil respiration diminishes with increasing productivity in global forests. Nat Commun 17, 3023 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69594-8

Parole chiave: biodiversità forestale, respirazione del suolo, ciclo del carbonio, produttività degli ecosistemi, retroazioni climatiche