Gli ecosistemi terrestri dipendono dall’energia del sole per sostenere la crescita e il mantenimento. Le piante sono produttori primari che, attraverso la fotosintesi, producono molecole organiche come carboidrati e lipidi da materiali inorganici grezzi (CO2, acqua, nutrienti minerali). La produttività primaria è quindi un determinante fondamentale sia della struttura che del funzionamento dei biomi terrestri., L’energia e il carbonio della produzione primaria forniscono ai consumatori, compresi gli esseri umani, il combustibile necessario per sostenere il loro metabolismo fornendo al contempo composti di carbonio essenziali che formano i mattoni e la malta delle cellule viventi. Oltre alla radiazione solare, i principali fattori abiotici che influenzano i tassi di fotosintesi e NPP sono acqua, temperatura, concentrazione di anidride carbonica e sostanze nutritive., A livello globale, esiste un’ampia relazione di equilibrio tra NPP, temperatura e precipitazioni che è fortemente influenzata dalle limitazioni dei nutrienti e, quindi, la conoscenza della distribuzione globale di NPP è importante per comprendere le dinamiche della vegetazione nei biomi, i modelli di biodiversità, il potenziale rendimento agricolo e la previsione dei cambiamenti climatici globali.
Alcuni dei fattori chiave che portano a riduzioni a lungo termine delle centrali nucleari sono associati a varie forme di degrado del suolo., Ciò include l’erosione del suolo (vento, acqua), l’esaurimento dei nutrienti, la salinizzazione, la compattazione e la formazione di croste del suolo, le perdite di terriccio e l’esaurimento dei nutrienti, le alterazioni della composizione e della struttura della vegetazione e l’esaurimento dell’acqua. Infatti, la maggior parte dei tipi di disturbo del suolo può avere impatti devastanti sulla produttività di una regione. Uno degli esempi più estremi dell’impatto della perdita di suolo sulla produttività è l’Islanda. L’agricoltura islandese si basa principalmente sull’allevamento ovino, sulla produzione di latticini e pollame., A causa di numerosi fattori, ma soprattutto della scarsa gestione del pascolo e della raccolta del legno, l’intero terriccio è andato perduto su vaste aree dell’isola. Numerosi processi biogeochimici influenzano l’equilibrio del carbonio dei biomi terrestri, tra cui la fotosintesi, la respirazione delle piante, la respirazione microbica, le perdite di lisciviazione, l’erosione, l’erbivoro, il fuoco e i tassi di alterazione delle rocce. L’appropriazione umana di NPP e la modifica della superficie terrestre negli ultimi secoli hanno alterato molti di questi processi., La produzione netta di biomi (NBP), che si applica alle variazioni degli stock di carbonio su ampie aree spaziali e lunghi periodi di tempo, è utile per descrivere i cambiamenti nei bilanci di carbonio dopo perdite dovute a disturbi naturali o antropogenici. NBP bilancia le emissioni di carbonio con perdite non respiratorie come incendi, deforestazione, infestazione di insetti, siccità, raccolti agricoli e flussi respiratori dell’ecosistema con NPP e indica la forza del dissipatore di fonti di carbonio e il possibile flusso di feedback positivo alle concentrazioni atmosferiche di CO2., Il cambiamento climatico e la degradazione indotta dall’uomo potrebbero comportare un aumento o una diminuzione della NBP. Il cambiamento ambientale globale sta rapidamente alterando la dinamica dei biomi terrestri. Ciò ha importanti conseguenze per il funzionamento e la struttura del sistema terrestre, compresa la fornitura di servizi ecosistemici. Le misurazioni satellitari a lungo termine hanno identificato un diffuso inverdimento della Terra., I quattro fattori chiave di questo cambiamento sono gli effetti di fertilizzazione della CO2 atmosferica (questo spiega il 70% della tendenza all’inverdimento osservata), la deposizione di azoto (9 %), il cambiamento climatico (8 %) e il cambiamento della copertura del suolo (4 %). Le concentrazioni globali di CO2 sono passate da circa 280 ppm all’inizio della rivoluzione industriale a circa 406 ppm nel 2017.
Elevate concentrazioni di anidride carbonica hanno numerosi effetti sulle piante, come agire come fertilizzante che stimola aumenti nella fotosintesi., Elevate concentrazioni di CO2 tendono anche a ridurre la perdita di acqua nelle piante, che può essere più importante dell’effetto diretto dell’aumento dei tassi di fotosintesi a causa delle tendenze globali nel cambiamento dell’aridità. Vi sono prove che l’effetto di fertilizzazione CO2 può modificare il mix di specie vegetali (come migliorare la crescita delle piante legnose rispetto alla crescita dell’erba), abbassare il rapporto carbonio-azoto delle piante (rendendo meno appetibile il pascolo e la ricerca del materiale) ed evocare risposte evolutive a lungo termine., È quindi probabile che l’aumento delle centrali nucleari a causa dell’aumento delle concentrazioni di CO2 possa modificare i servizi ecosistemici utili in alcune aree, nonostante la maggiore produttività degli impianti. Tuttavia, le generalizzazioni sono difficili da fare perché ci sono molti feedback e interazioni con altre variabili, come la temperatura, i nutrienti, la disponibilità di acqua e la competizione pianta-pianta.
L’effetto diretto di CO2 sulle piante dovrebbe essere espresso più fortemente in ambienti caldi e aridi dove l’acqua è la limitazione dominante alla crescita della vegetazione e dove il degrado del suolo è diffuso., In effetti, è stato dimostrato che l’aumento del 14% della CO2 atmosferica (che copre il periodo 1982-2010) ha portato ad un aumento del 5-10% del fogliame verde in ambienti caldi e aridi. Gli aumenti globali delle centrali nucleari possono mascherare gli impatti del degrado? Il cambiamento a lungo termine delle centrali nucleari è potenzialmente un utile indicatore del degrado del suolo, ma interpretare i cambiamenti a breve termine delle centrali nucleari come degrado può essere fuorviante perché può essere un riflesso delle fluttuazioni climatiche., Gli scienziati hanno tentato di utilizzare l’efficienza dell’uso della pioggia (NPP per unità di acqua) per comprendere meglio le tende di degradazione, che hanno avuto maggior successo per lunghi periodi di tempo. Inoltre, in combinazione con l’impatto climatico, l’uso del suolo antropico può aumentare la NPP ma mascherare altre forme di degrado. I sistemi di coltivazione altamente produttivi possono aumentare la NPP ma influenzare altri servizi ecosistemici, come l’approvvigionamento idrico e di nutrienti. La pressione del pascolo può causare un cambiamento di specie, ad esempio, arbusti legnosi che mostrano un aumento della NPP, ma riducono l’appetibilità e la biodiversità., Pertanto, è importante includere i cambiamenti delle centrali nucleari nella valutazione del degrado del suolo, ma questi cambiamenti possono essere interpretati correttamente solo se si considerano le dinamiche di altri servizi ecosistemici e situazioni socio-economiche.
La produzione di biomassa è il processo più importante della biosfera. Ha un impatto diretto su molti servizi ecosistemici, come il ciclo globale del carbonio, che a sua volta influisce sul ciclo dell’acqua e sul clima., Infatti, molti servizi ecosistemici sono positivamente correlati con la produzione primaria netta (NPP), compresa la produzione alimentare, la regolazione del clima, la purificazione dell’acqua, il mantenimento dei nutrienti, i terreni sani, i pozzi di carbonio, la biodiversità e la funzione estetica del paesaggio. NPP detta la quantità di carbonio sintetizzato all’interno di un ecosistema, che è infine disponibile per i consumatori, compresi gli esseri umani. Infatti, associato con una maggiore crescita della popolazione nel corso dell’ultimo millennio, una quantità sproporzionata di NPP del mondo è ora consumato dagli esseri umani.,
Gli esseri umani hanno importanti impatti sulla NPP attraverso l’uso di irrigazione e fertilizzanti. È la perdita di NPP attraverso azioni come l’aumento dell’erosione del suolo, la deforestazione e la salinizzazione del suolo che costituisce la base per molte forme di degrado del suolo. Ci sono anche forme di degrado in cui NPP può rimanere costante, o addirittura aumentare, ma dove importanti servizi ecosistemici cambiano., Gli esempi includono specie vegetali, cambiamenti compositivi in risposta alla pressione di pascolo in cui le erbe appetibili sono sostituite da quelle meno appetibili, o in alcuni casi in cui le erbe appetibili sono sostituite da arbusti legnosi sgradevoli. In tali circostanze la capacità di pascolo del pascolo può essere notevolmente ridotta, la biodiversità può essere persa, ma il sequestro del carbonio e altri servizi ecosistemici di regolamentazione possono essere mantenuti o addirittura migliorati. La fertilizzazione CO2 sta avendo un impatto sull’indice di superficie fogliare (LAI) (e quindi NPP) su vaste aree della Terra., il 70% degli impatti osservati sul LAI rispetto agli effetti della fertilizzazione con CO2, con fattori quali la deposizione di azoto, le precipitazioni e la temperatura indotte dai cambiamenti climatici e il cambiamento della copertura del suolo sono responsabili dei restanti cambiamenti osservati.
