06 § La matematica del decadimento di una foglia

- postato il: [30 Gennaio 2013]

Il tasso di decomposizione influisce sul flusso globale di CO2 e aiuta a comprendere i cambiamenti climatici.

È autunno, le foglie stanno cadendo dagli alberi. Accade tutti gli anni ma ora un modello matematico rivela, con sorpresa, come il decadimento di una foglia segua un modello omogeneo, nonostante la grande diversità di climi e di specie presenti sulla Terra. Le foglie colorate che si staccano dai rami possono essere pensate come depositi naturali di carbonio. È quel carbonio che durante la stagione vegetativa le foglie hanno assorbito dall’atmosfera sotto forma di anidride carbonica e che quando verranno decomposte dai microorganismi del terreno, col tempo rilasceranno nuovamente in atmosfera. Infatti, il naturale decadimento del carbonio organico contribuisce per più del 90 per cento all'ammontare annuale di anidride carbonica rilasciata in atmosfera e negli oceani.

LA DECOMPOSIZIONE - Capire il tasso a cui questa decomposizione fogliare progredisce può aiutare gli scienziati a prevedere questo flusso globale di anidride carbonica e sviluppare modelli migliori per studiare i cambiamenti climatici. Ma questo è un problema spinoso: una singola foglia può subire diversi tassi di decomposizione a seconda di una serie di variabili: clima, terreno, microbi e composizione stessa della foglia. E differenziare questi tassi tra le varie specie è un compito monumentale. I ricercatori del Mit (Massachusetts Institute of Technology) hanno analizzato i dati ricavati da una grande varietà di foreste ed ecosistemi del Nord America (pubblicati su Journal of the Royal Society Interface) riuscendo a stabilire le tendenze generali nei tassi di decadimento tra tutte le foglie. Gli scienziati hanno messo a punto una procedura matematica e sono riusciti a costruire una curva la cui forma è risultata indipendente dal clima, dalla posizione e dalla composizione della foglia.

L’ANALISI - «È in corso un dibattito tra gli scienziati: se il clima si riscalda, tutti i tassi di decomposizione diventano più veloci, oppure alcuni diventano molto più veloci mentre alcuni paiono essere meno influenzati?», si chiede Daniel Rothman, professore di geofisica nel dipartimento della Terra, atmosfera e scienze planetarie del Mit e coautore del lavoro. «La conclusione è che tutti i tassi aumentano uniformemente se la temperatura aumenta». E questo pur restando fermo il fatto che in generale climi più caldi tendono a velocizzare la decomposizione di tutte le piante rispetto a quelli più freddi. E piante a maggior contenuto di lignina (aghifoglie) hanno un tasso di decomposizione più lento rispetto alle piante con minor contenuto della sostanza.

DALL’ALASKA ALLE FORESTE PLUVIALI - Il gruppo di ricerca ha ottenuto i dati da un'analisi durata dieci anni nelle foreste nordamericane. I ricercatori hanno raccolto la lettiera - tra cui erba, radici, foglie e aghi - da 27 siti in tutto il nord e centro America, che vanno dalla tundra dell'Alaska alle foreste pluviali panamensi. Ogni tipo di lettiera è stato separato e pesato, identificando la sua composizione e il contenuto di nutrienti. Poi i singoli campioni sono stati messi in sacchetti porosi (ciascuno contenente un tipo di lettiera diverso) e seppelliti, in ognuna delle 27 località geografiche: i campioni venivano poi disseppelliti e pesati ogni anno. I dati raccolti rappresentano così la massa della lettiera, di differente composizione, che via via rimane nel tempo nei differenti ambienti.

IL MODELLO - Il team ha sviluppato un modello matematico per convertire centinaia di dati in tassi di decomposizione. «Un compito numericamente delicato», dice Rothman. Il risultato è sorprendente: la distribuzione dei tassi di decadimento delle foglie è più o meno la stessa formando una curva a campana: un modello sorprendentemente ordinato, data la complessità dei parametri che influenzano i tassi di decadimento. «Non soltanto gli ambienti erano molto differenti tra loro, dalle praterie alla tundra alle foreste pluviali, ma c’erano molte differenze anche a piccola scala, visto che ogni pianta è fatta di tessuti diversi la cui degradazione segue modi diversi», conclude Rothman. «È come il mucchio di foglie nel vostro cortile. Ogni mucchio è diverso, a seconda da quale albero provenga e dove sia collocato. Quello che noi stiamo visualizzando è che c'è un senso matematico, in cui tutti questi mucchi di foglie si comportano nello stesso modo».

Source: corriere.it
 
 
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