Le misurazioni degli isotopi stabili del carbonio degli anelli degli alberi integrate con simulazioni condotte con modelli di dinamica della vegetazione globale (DGVMs), hanno consentito di quantificare le risposte degli alberi e delle foreste alle variazioni climatiche e all'incremento della CO2 atmosferica nel ventesimo secolo.

I risultati di questa studio delle foreste nell'Antropocene dal titolo "Water-use efficiency and transpiration across European forests during the Anthropocene" sono reperibili on line sulla prestigiosa rivista Nature Climate Change, del brand Nature Publishing Group.

La raccolta e l'analisi degli anelli degli alberi è stata svolta da un consorzio internazionale di ricercatori in 23 siti forestali distribuiti in un ampio gradiente geografico che va dal Marocco alla Norvegia, e ha visto la partecipazione dell'ecologo forestale Antonio Saracino del Dipartimento di Agraria dell'Università di Napoli Federico II.

Le foglie sono dotate di stomi, piccoli pori regolabili dalla pianta, attraverso cui entra CO2 fissata con la fotosintesi ed esce vapore acqueo con la traspirazione. Grazie agli stomi le piante contribuiscono in modo preponderante alla regolazione del ciclo del carbonio e del ciclo idrologico negli ecosistemi terrestri. Gli scambi gassosi fra pianta ed atmosfera avvengono massimizzando il guadagno di carbonio fissato nella pianta e minimizzando le perdite di acqua. Il loro rapporto viene definito efficienza di uso dell'acqua che rappresenta una misura di base indispensabile per valutare l'economia di una pianta e di un ecosistema vegetale terrestre.
La CO2 atmosferica è aumentata del 40% dall'età pre-industriale e risulta costituita per il 98,9% dall'isotopo stabile 12C e per 1,1% da 13C. I processi che si svolgono a scala di foglia fanno incorporare con la fotosintesi l'isotopo più leggero 12C a sfavore di quello più pesante 13C. La misurazione del loro rapporto isotopico, conservato nella cellulosa degli anelli annuali degli alberi, ha permesso di ricostruire l'efficienza di uso dell'acqua e i fattori ambientali che la pilotano negli ultimi 100 anni. Con il solo incremento della CO2 atmosferica, l'efficienza intrinseca di uso dell'acqua (guadagno di carbonio per unità potenziale di acqua persa) è aumentata del 14% e del 22% per i siti forestali con latifoglie e conifere, rispettivamente. Questo trend temporale dell'incremento di efficienza intrinseca di uso dell'acqua documentato negli anelli degli alberi è stato confermato anche da simulazioni condotte con un insieme di modelli di processo DGV.

Il dato più sorprendente è che a questo aumento non è corrisposta una riduzione della traspirazione, malgrado la riduzione dell'apertura stomatica. Piuttosto, nel corso del ventesimo secolo l'aumento della superficie delle foglie, l'allungamento della stagione vegetativa e un incremento del deficit idrico in atmosfera dovuto al riscaldamento climatico, hanno contribuito ad aumentare la traspirazione annuale controbilanciando il risparmio idrico netto dovuto alla chiusura stomatica imposta dall'incremento di CO2 in atmosfera.