Gli ecosistemi acquatici sono componenti critici dell’ambiente globale. Oltre ad essere contributori essenziali alla biodiversità e alla produttività ecologica, forniscono anche una varietà di servizi per le popolazioni umane, compresa l’acqua potabile e per l’irrigazione, opportunità ricreative e habitat per la pesca economicamente importante. Tuttavia, i sistemi acquatici sono stati sempre più minacciati, direttamente e indirettamente, dalle attività umane. Oltre alle sfide poste dal cambiamento dell’uso del suolo, dall’inquinamento ambientale e dalla deviazione dell’acqua, ci si aspetta che i sistemi acquatici comincino presto a sperimentare lo stress aggiuntivo del cambiamento climatico globale.
“Ecosistemi acquatici e cambiamento climatico globale” è il settimo di una serie di rapporti che esaminano i potenziali impatti del cambiamento climatico sull’ambiente degli Stati Uniti. Dettaglia i probabili impatti del cambiamento climatico nel corso del prossimo secolo sugli ecosistemi acquatici degli Stati Uniti. Gli autori del rapporto, i dottori N. LeRoy Poff, Mark Brinson e John Day, Jr. trovano:
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L’aumento delle temperature dell’acqua come risultato del cambiamento climatico altererà i processi ecologici fondamentali e la distribuzione geografica delle specie acquatiche. Tali impatti possono essere migliorati se le specie tentano di adattarsi migrando verso un habitat adatto. Tuttavia, l’alterazione da parte dell’uomo di potenziali corridoi migratori può limitare la capacità delle specie di trasferirsi, aumentando la probabilità di estinzione delle specie e la perdita di biodiversità.
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I cambiamenti nei modelli stagionali delle precipitazioni e del deflusso altereranno le caratteristiche idrologiche dei sistemi acquatici, influenzando la composizione delle specie e la produttività dell’ecosistema. Le popolazioni di organismi acquatici sono sensibili ai cambiamenti nella frequenza, nella durata e nei tempi di eventi estremi di precipitazione, come inondazioni o siccità. I cambiamenti nei tempi stagionali dello scioglimento delle nevi altereranno i flussi dei corsi d’acqua, interferendo potenzialmente con la riproduzione di molte specie acquatiche.
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Il cambiamento climatico probabilmente stresserà ulteriormente le sensibili zone umide d’acqua dolce e costiere, che sono già influenzate negativamente da una varietà di altri impatti umani, come i regimi di flusso alterati e il deterioramento della qualità delle acque. Le zone umide sono un habitat critico per molte specie che sono scarsamente adattate ad altre condizioni ambientali e servono come componenti importanti della pesca costiera e marina.
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Gli ecosistemi acquatici hanno una capacità limitata di adattarsi al cambiamento climatico. Ridurre la probabilità di impatti significativi su questi sistemi dipenderà in modo critico dalle attività umane che riducono altre fonti di stress dell’ecosistema e migliorano la capacità di adattamento. Questi includono il mantenimento delle foreste ripariali, la riduzione del carico di nutrienti, il ripristino degli ecosistemi danneggiati, la minimizzazione del prelievo delle acque sotterranee e la collocazione strategica di qualsiasi nuovo bacino per minimizzare gli effetti negativi.
Gli autori e il Centro riconoscono con gratitudine il contributo dei Drs. Virginia Burkett, Judy Meyer, Elizabeth Strange e Alan Covich su questo rapporto. Il Centro desidera inoltre ringraziare Joel Smith della Stratus Consulting per la sua assistenza nella gestione di questa serie di impatti ambientali.
Sommario esecutivo
I cambiamenti climatici della portata prevista per gli Stati Uniti nei prossimi 100 anni causeranno cambiamenti significativi nei regimi di temperatura e nei modelli di precipitazione negli Stati Uniti. Tali alterazioni del clima comportano seri rischi per gli ecosistemi di acqua dolce interna (laghi, torrenti, fiumi, zone umide) e per le zone umide costiere, e possono influire negativamente su numerosi servizi critici che forniscono alle popolazioni umane.
Le gamme geografiche di molte specie acquatiche e delle zone umide sono determinate dalla temperatura. Si prevede che le temperature superficiali medie globali aumenteranno da 1,5 a 5,8oC entro il 2100 (Houghton et al., 2001), ma gli aumenti potrebbero essere maggiori negli Stati Uniti (Wigley, 1999). I previsti aumenti della temperatura media negli Stati Uniti dovrebbero sconvolgere notevolmente gli attuali modelli di distribuzione di piante e animali negli ecosistemi d’acqua dolce e nelle zone umide costiere. Per esempio, si prevede che i pesci d’acqua fredda come la trota e il salmone scompariranno da ampie porzioni del loro attuale range geografico negli Stati Uniti continentali, quando il riscaldamento farà sì che la temperatura dell’acqua superi i loro limiti di tolleranza termica. Le specie che sono isolate in habitat vicini ai limiti di tolleranza termica (come i pesci nei torrenti delle Grandi Pianure) o che occupano habitat rari e vulnerabili (come le zone umide alpine) potrebbero estinguersi negli Stati Uniti. Al contrario, molte specie di pesci che preferiscono acque più calde, come la spigola e la carpa, potenzialmente espanderanno le loro gamme negli Stati Uniti e in Canada con il riscaldamento delle acque superficiali.
Anche la produttività degli ecosistemi delle acque dolci interne e delle zone umide costiere sarà significativamente alterata dall’aumento della temperatura dell’acqua. Le acque più calde sono naturalmente più produttive, ma le specie particolari che fioriscono possono essere indesiderabili o addirittura dannose. Per esempio, le fioriture di alghe “fastidiose” che si verificano in molti laghi durante i periodi caldi e ricchi di nutrienti possono aumentare di frequenza in futuro. I grandi predatori di pesci che richiedono acqua fredda possono essere persi dai laghi più piccoli con il riscaldamento della temperatura dell’acqua superficiale, e questo può indirettamente causare più fioriture di alghe fastidiose, che possono ridurre la qualità dell’acqua e porre potenziali problemi di salute.
Si prevede che il riscaldamento in Alaska scioglierà le aree di permafrost, permettendo alle falde acquifere estive poco profonde di abbassarsi; il conseguente prosciugamento delle zone umide aumenterà il rischio di incendi catastrofici di torba e il rilascio di grandi quantità di anidride carbonica (CO2) e possibilmente di metano nell’atmosfera.
In aggiunta ai suoi effetti indipendenti, i cambiamenti di temperatura agiranno sinergicamente con i cambiamenti nei tempi stagionali del deflusso nelle acque dolci e nei sistemi costieri. In termini generali, la qualità dell’acqua probabilmente diminuirà notevolmente, a causa della prevista riduzione del deflusso estivo e delle temperature elevate. Questi effetti si ripercuoteranno sulle specie acquatiche perché i cicli di vita di molte di esse sono strettamente legati alla disponibilità e ai tempi stagionali dell’acqua proveniente dalle precipitazioni e dal deflusso. Inoltre, la perdita del manto nevoso invernale ridurrà notevolmente una fonte importante di ricarica delle acque sotterranee e di deflusso estivo, con un conseguente abbassamento potenzialmente significativo dei livelli d’acqua nei ruscelli, nei fiumi, nei laghi e nelle zone umide durante la stagione della crescita.
Il seguente riassunto delle conoscenze attuali riguardo ai potenziali impatti del cambiamento climatico sugli ecosistemi acquatici degli Stati Uniti:
1. Gli ecosistemi acquatici e delle zone umide sono molto vulnerabili ai cambiamenti climatici. I tassi metabolici degli organismi e la produttività complessiva degli ecosistemi sono direttamente regolati dalla temperatura. Ci si aspetta che i previsti aumenti di temperatura sconvolgano gli attuali modelli di distribuzione di piante e animali negli ecosistemi acquatici. I cambiamenti nelle precipitazioni e nei deflussi modificano la quantità e la qualità dell’habitat per gli organismi acquatici, e quindi influenzano indirettamente la produttività e la diversità degli ecosistemi.
2. L’aumento della temperatura dell’acqua causerà uno spostamento nell’idoneità termica degli habitat acquatici per le specie residenti. Il successo con cui le specie possono muoversi attraverso il paesaggio dipenderà dai corridoi di dispersione, che variano a livello regionale ma sono generalmente limitati dalle attività umane. I pesci dei torrenti e dei fiumi di pianura che non hanno connessioni verso nord, e le specie che richiedono acqua fresca (per esempio, trote e salmoni), saranno probabilmente le più colpite. Alcune specie espanderanno il loro raggio d’azione negli Stati Uniti.
3. I cambiamenti stagionali nel deflusso dei flussi avranno effetti negativi significativi su molti ecosistemi acquatici. Ruscelli, fiumi, zone umide e laghi nelle montagne occidentali e nelle pianure settentrionali saranno più probabilmente colpiti, perché questi sistemi sono fortemente influenzati dallo scioglimento delle nevi primaverili e il riscaldamento farà sì che il deflusso avvenga prima nei mesi invernali.
4. La perdita di zone umide nelle regioni boreali dell’Alaska e del Canada provocherà probabilmente un ulteriore rilascio di CO2 nell’atmosfera. Modelli e studi empirici suggeriscono che il riscaldamento globale causerà lo scioglimento del permafrost nelle zone umide del nord. La successiva essiccazione di queste torbiere boreali farà sì che il carbonio organico immagazzinato nella torba venga rilasciato nell’atmosfera come CO2 e possibilmente metano.
5. Le zone umide costiere sono particolarmente vulnerabili all’aumento del livello del mare associato all’aumento delle temperature globali. L’inondazione delle zone umide costiere a causa dell’aumento del livello del mare minaccia le piante delle zone umide. Affinché molti di questi sistemi persistano, è necessario un continuo apporto di sedimenti sospesi da torrenti e fiumi che affluiscono per permettere l’accrescimento del suolo.
6. La maggior parte delle risposte ecologiche specifiche al cambiamento climatico non possono essere previste, perché nuove combinazioni di specie native e non native interagiranno in situazioni nuove.Queste nuove interazioni possono compromettere l’affidabilità con cui i beni e i servizi ecosistemici sono forniti dagli ecosistemi acquatici e delle zone umide.
7. L’aumento della temperatura dell’acqua e la riduzione stagionale dei flussi altereranno molti processi ecosistemici con potenziali costi sociali diretti. Per esempio, le acque più calde, in combinazione con un elevato deflusso di nutrienti, probabilmente aumenteranno la frequenza e l’estensione delle fioriture di alghe fastidiose, riducendo così la qualità dell’acqua e ponendo potenziali problemi di salute.
8. Il modo in cui gli esseri umani si adattano a un clima che cambia influenzerà notevolmente lo stato futuro degli ecosistemi di acqua dolce interna e delle zone umide costiere. Minimizzare gli impatti negativi delle attività umane attraverso politiche che promuovano una gestione più scientifica delle risorse acquatiche è il percorso di maggior successo per la continua salute e sostenibilità di questi ecosistemi. Le priorità di gestione dovrebbero includere la fornitura alle risorse acquatiche di un’adeguata qualità e quantità d’acqua in tempi appropriati, la riduzione dei carichi di nutrienti e la limitazione della diffusione di specie esotiche.
In generale, queste conclusioni indicano che il cambiamento climatico è una minaccia significativa per la composizione delle specie e la funzione degli ecosistemi acquatici negli Stati Uniti. Tuttavia, esistono incertezze critiche riguardo al modo in cui specie specifiche e interi ecosistemi risponderanno al cambiamento climatico. Queste derivano sia dalle incertezze su come cambierà il clima regionale sia su come risponderanno i sistemi ecologici complessi. Infatti, poiché il cambiamento climatico altera la produttività degli ecosistemi e la composizione delle specie, si prevedono molti cambiamenti ecologici imprevisti che possono minacciare i beni e i servizi che questi sistemi forniscono agli esseri umani.