Valutazione delle relazioni tra cambiamenti climatici, biodiversità e produttività dei si-stemi agro-forestali in Europa

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Introduzione1

Le anomalie della temperatura e delle precipitazioni provocate dai cambiamenti climatici in corso sono ormai abbastanza evidenti, come pure gli effetti che esse hanno sulla produttività degli ecosistemi. Pur tuttavia, ci sono altri fattori climatici che fanno sentire i loro effetti sugli agro-sistemi.
La biodiversità è per se stessa soggetta alle fluttuazioni climatiche e, a sua volta, produce modificazioni sulla produttività. Inoltre, la biodiversità supporta il funzionamento di questi sistemi (per esempio, per gli aspetti relativi all’equilibrio del ciclo dei nutrienti). Infine, gli agro-ecosistemi offrono ricovero alla vita selvatica, la quale che, pur con qualche eccezione, ha un ruolo decisivo per la stessa produttività delle piante. Nondimeno, la biodiversità rappresenta un importante valore paesaggistico, spirituale e culturale.
Il presente contributo propone un particolare tentativo di valutare in una prospettiva economica l’effetto addizionale che i cambiamenti climatici possono avere sull’agricoltura. In questa prospettiva, l’approccio seguito considera l’economia mondiale come un sistema di mercati che interagiscono tra loro attraverso lo scambio di input, beni e servizi, i quali reagiscono alle trasformazioni dei prezzi relativi indotti dalle alterazioni climatiche.
Questa applicazione rappresenta, a conoscenza degli autori, una procedura inedita, a un livello di analisi globale, nella valutazione economica delle variazioni del benessere legate agli impatti della perdita di biodiversità causati dai cambiamenti climatici. Inizialmente questo articolo presenterà una valutazione induttiva delle variazioni della produttività legate agli effetti dei cambiamenti climatici su temperatura, precipitazione e biodiversità. Successivamente, saranno presentati i costi economici degli impatti della biodiversità sugli agro-sistemi.

Gli impatti dei cambiamenti climatici sull’offerta di servizi ecosistemici dell’agricoltura

Ai fini di questo lavoro, si sono distinte le colture agrarie dai prati permanenti e dai pascoli, essendo questi due ultimi sistemi agricoli molto diversi in termini di servizi ecosistemici generati rispetto ai primi. La distinzione è essenziale per poter costruire proiezioni quantitative di beni e servizi ambientali all’interno degli scenari prospettati per i cambiamenti climatici e, di conseguenza, per poter condurre una valutazione economica.
Gli agricoltori giocano un ruolo fondamentale nel mantenimento della biodiversità, attraverso la scelta delle specie da coltivare e allevare e la selezione e il miglioramento delle varietà e delle razze; e, inoltre, attraverso la modificazione dell’ambiente abiotico causata dagli interventi agronomici, compresi quelli che regolano l’abbondanza e la densità di specifiche popolazioni, sia animali sia vegetali.
Studi recenti condotti sui prati permanenti e pascoli in confronto a sistemi agricoli gestiti in maniera intensiva hanno messo in evidenza che i primi rappresentano hot spot di biodiversità (e.g. Baglioni et al. 2009a, Baglioni et al. 2009b). Anche la qualità dei suoli risulta più elevata nei prati permanenti e nei pascoli rispetto a quella dei suoli lavorati, come confermano diversi indicatori della qualità dei suoli.
Secondo tali presupposti, il rapporto tra estensione delle colture agrarie e dei prati e pascoli può essere una valida proxy per valutare i livelli di biodiversità negli agro-ecosistemi di un territorio. Di conseguenza, lo stesso indicatore può essere esaminato per determinarne il ruolo che ha in termini di capacità di offerta di servizi ecosistemici. In altre parole, questo approccio consente di analizzare se questo indicatore ha un effetto sulla produttività delle colture agrarie. Inoltre, questo studio propone di analizzare il rapporto nel contesto del cambiamento climatico globale.
La figura 1 illustra le relazioni tra cambiamenti climatici e i servizi agro-ecosistemi. Innanzi tutto, la produttività del suolo per diverse colture è legata alle variabili fisiche climatiche (CC), le quali comprendono la temperatura e la precipitazione, e dal livello di tecnologia (T). Entrambe le variabili sono ancorate allo specifico scenario dell’IPCC considerato in questo lavoro, da AIF1 a B2. Inoltre, si è assunto anche che la variabile biodiversità (Bio) abbia un effetto sulla produttività dei suoli.

Figura 1 - Quadro logico definito dall’IPCC per la valutazione dei servizi ecosistemici prodotti dall’agricoltura

Formalmente, si propone di stimare i coefficienti β dell’equazione seguente:

dove CrP è la produttività del suolo in termini di prodotti raccolti, espressi in t/ha; β₀ è l’intercetta; Temp è la temperatura media annuale (°C), P è la precipitazione annua (mm), F è il consumo totale di fertilizzanti per ettaro (Mt), Tr si riferisce al numero totale di trattori usati per ettaro, e GR/CL è il rapporto tra prati e pascoli e colture agrarie. Come risulta dall’equazione, la produttività del suolo è una funzione delle variabili fisiche Temp e P, del livello tecnologico (F e Tr) e della proxy usata per la biodiversità (GR/CL).
Per la realizzazione di questo studio è stato creato un database per l’analisi della produzione di frumento, in 19 Paesi, nel periodo 1974-2000. I dati relative alla produzione di frumento, di prati e pascoli e colture agrarie, alla quantità di fertilizzanti usati e al numero totale dei trattori sono stati desunti dalle statistiche della FAO, mentre i dati termici e pluviometrici sono derivati dal database Tyndall. I risultati del modello di regressione sono riassunti in Tabella 1. Dall’esame della tabella si può notare come il modello sia statisticamente significativo, così come le altre variabili individuate.

Tabella 1 - Funzione di produttività della coltura per la stima degli effetti della biodiversità sulla produzione di frumento.

R = 0,74; R² = 0,55; Adjusted F(7.505) = 89.247; p<0.0000; Errore standard della stima: 1,1959.

Di conseguenza è stato possibile calcolare le variazioni della produttività della terra in conseguenza della variazione della biodiversità basandosi sulla stima della variazione del rapporto GR/CL con riferimento agli scenari prospettati dall’IPCC per il 2050 (IPCC, 2007).

Valutazione economica dei rapporti tra cambiamenti climatici, biodiversità e produttivi-tà degli agro-ecosistemi in Europa

Gran parte degli studi economici sulla biodiversità si concludono con analisi settoriali e di equilibrio parziale. Eppure, i prodotti agricoli sono importanti beni di mercato per il fabbisogno umano. La proiezione dei prodotti agricoli e i relativi prezzi di mercato sono soggetti alle tipiche teorie di macro-economia, e come tali determinati dalla domanda e dall’offerta future di questi beni negli scenari che vengono proposti dei cambiamenti climatici. Per questo motivo, sono applicate le informazioni quantitative ottenute dalle proiezioni fisiche esposte nella sezione precedente di questo capitolo in un modello di equilibrio generale (CGE - computable general equilibrium). Attraverso questo metodo, gli autori di questo capitolo possono giungere a fare una valutazione economica dell’impatto del mutamento di biodiversità indotto dai Cambiamenti Climatici sulla produttività degli agro-ecosistemi.
È stato usato un modello statico CGE multi-regionale, chiamato GTAP-EF (Roson, 2003; Bigano et al., 2006). Il modello è stato calibrato per reiterare gli andamenti di crescita del Prodotto Interno Lordo (PIL) regionale, coerente con lo scenario A2 proposto dall’IPCC (2007) e successivamente usato per stimare gli impatti economici causati dai cambiamenti climatici nel 2050 rispetto al 2000, assunto come anno di riferimento.
Pur potendo la disaggregazione regionale e industriale variare nel modello, i risultati presentati in questo capitolo si riferiscono a 19 macro-regioni in cui diversi Paesi europei risultano tra loro disaggregati, come distinte entità economiche, mentre il resto del mondo è raggruppato in quattro principali blocchi commerciali. Le economie regionali sono invece disaggregate in 19 settori che possono essere raggruppati in 3 macro-categorie (ad esempio agricoltura, industria, servizi). I settori appartenenti alla prima categoria (che utilizzano il fattore primario “terra” come elemento caratteristico) sono presentati al livello massimo di disaggregazione possibile fornito dal database GTAP.
La valutazione economica qui proposta sulle conseguenze della variazione della biodiversità causata dai cambiamenti climatici segue un approccio a due fasi. La prima fase riguarda la definizione di uno scenario di benchmark per l’economia mondiale “in assenza di cambiamenti climatici” per l’anno 2050, usando la metodologia descritta in Bosello e Zhang (2005). La seconda fase si basa sull’introduzione, rispetto allo scenario di benchmark, degli impatti dovuti alla variazione della temperatura e delle precipitazioni indotte dai cambiamenti climatici (CC), come pure degli impatti della biodiversità (Bio) sulla produttività del suolo nelle diverse regioni, utilizzando le stime presentate in Tabella 1. Per le regioni GTAP-EF per le quali non è stata sviluppata l’analisi specifica descritta in precedenza, sono stati usati i valori di altri Paesi con condizioni geo-climatiche simili.
Il modello è stato utilizzato per costruire lo scenario di base relativo a quattro diversi scenari climatici usati dall’IPCC (A1F1, A2, B1, B2). Utilizzando questo approccio, GTAP-EF genera tre gruppi di scenari: gli scenari di base per l’economia mondiale, dove gli impatti dovuti alle mutate condizioni climatiche sono ignorati, un secondo gruppo di scenari alternativi in cui sono considerati solo variazione di temperatura e precipitazioni, ed un terzo gruppo di scenari alternativi nei quali viene aggiunto anche l’impatto legato alla variazione della biodiversità.
I risultati dell’analisi mostrano un significativo effetto dovuto a variazione della biodiversità in aggiunta a quello dell’impatto climatico diretto. Il confronto tra l’impatto indotto da variazioni della temperatura e delle precipitazioni (CC) con l’impatto indotto dall’effetto combinato della variazione della temperatura e della biodiversità sulle produzioni agricole e il PIL regionale (Bio) consente di stimare l’effetto marginale della biodiversità sulle variabili economiche considerate. Come evidenziato nella Figura 2, per alcune regioni l’effetto della biodiversità va nella stessa direzione dell’effetto della temperatura, tuttavia ci sono regioni in cui non si hanno queste condizioni e regioni dove l’effetto biodiversità è perfino maggiore di quello della temperatura.

Figura 2 - Cambiamenti nei PIL regionali nel 2050 dovuti alla variazione della temperatura e della biodiversità nello scenario B1 rispetto al baseline (in %).

I risultati portano alle seguenti conclusioni;

• per i Paesi europei mediterranei, gli effetti della variazione della biodiversità generata dai cambiamenti climatici sulla produttività agricola, misurata in termini di variazione di PIL, non sono negativi;
• in particolare, per la maggior parte dei Paesi europei mediterranei con scenario B1 di cambiamenti climatici, l’inclusione di questo meccanismo di variazione può essere in grado di rovesciare la perdita marginale di PIL determinato da una valutazione degli impatti causati dai soli cambiamenti climatici (ad eccezione di Italia e Francia);
• per il resto dei Paesi Mediterranei e per la regione del Medio Oriente, gli effetti della variazione della biodiversità causata dai cambiamenti climatici sulla produttività agricola, misurata in termini di variazione di PIL, sono negativi. In altri termini, gli impatti estimati sulla biodiversità porteranno ad una ulteriore riduzione del livello del benessere, così come misurato dal modello CGE, delle popolazioni di questi Paesi.

In sintesi, di fronte all’ipotesi che, in generale, si prevede a scala globale un decremento della ricchezza della diversità biologica, tale ipotesi, verificata in una prospettiva economica di equilibrio generale, che in questo lavoro è definita in base alla produttività degli agro-ecosistemi ed alla successiva propagazione degli effetti indiretti sugli altri settori produttivi che hanno interconnessioni economiche con gli agro-ecosistemi stessi, non sempre produce un cambiamento analogo in termini di modifica nei livelli di benessere o del PIL. Infatti, non solo i Paesi europei andranno incontro a impatti di varia natura e intensità; alcuni Paesi avranno maggiori impatti di altri (losers), viceversa altri Paesi avranno vantaggi (winners), in relazione alla posizione territoriale, ai mercati, allo stato della biodiversità e alle modalità d’uso del suolo.

Conclusioni

I risultati di questo lavoro indicano che nelle regioni sviluppate del pianeta la perdita di biodiversità procede a un ritmo limitato, oppure, come nel caso dell’Europa centrale e settentrionale, la biodiversità aumenta; viceversa, nei paesi in via di sviluppo la perdita di biodiversità procede a un ritmo allarmante.
Ciò sottolinea la maggiore vulnerabilità dei paesi in via di sviluppo nei riguardi dei cambiamenti climatici rispetto ai paesi sviluppati, una vulnerabilità che dipende dalla combinazione di alti livelli di esposizione e sensibilità.
Di particolare rilievo è il caso dell’Europa mediterranea, dove gli iniziali negativi impatti potrebbero evolvere in vantaggi. In quella regione, infatti, gli impatti diretti negativi sono compensati in termini di miglioramenti nelle condizioni del commercio internazionale. Anche per gli effetti sull’attività economica, gli impatti finali sui paesi in via di svilppo saranno più severi rispetto a quelli sui paesi sviluppati.
Si può concludere pertanto che la valutazione economica degli impatti causati dai cambiamenti climatici sulla biodiversità e sui servizi ecosistemici è alquanto complessa e articolata. Alcuni caratteri, per esempio gli impatti causati dai cambiamenti climatici sulla biodiversità e i servizi ecosistemici, non sono distribuiti in maniera uniforme attraverso i Paesi europei considerati in questo studio.
Il punto fondamentale che si intende sollevare è il fatto che le economie, che peraltro presentano sistemi sociali complessi, mostrano diverse forme di resilienza legate a questo tipo di impatti; alcune economie, e i rispettivi sistemi sociali, sono in grado di assorbire meglio detti impatti, altre viceversa non sono in grado di farlo.
Naturalmente, sarà necessario approfondire questo filone di ricerca, per poter comprendere meglio le interazioni tra i sistemi socio-ecologici e il ruolo della biodiversità come elemento dello sviluppo economico.

Riferimenti bibliografici

• Baglioni M., Macagno G., Nunes P.A.L.D, e Travisi C. (2009a). Natura 2000 Network and Agricultural Activities: Analysing the potential of the Natura 2000 database in developing agricultural pressure indices, Report of the EXIOPOL, Deliverable.II.3.b.1. Part 1, Milan, Italy.

• Baglioni M., Macagno G, Nunes, P.A.L.D., and Travisi C. (2009b). Natura 2000 Network, Agricultural Pressures and Biodiversity Conservation: an Italian outlook: Analysing the potential of the Natura 2000 database in describing the linkages between agricultural pressures and biodiversity. Report of the EXIOPOL, Deliverable.II.3.b.1. part 2, Milan, Italy.

• Bigano A., Bosello F., Roson R. e Tol, R.S.J. (2006). Economy-Wide Estimates of the Implications of Climate Change: a Joint Analysis for Sea Level Rise and Tourism, Fondazione Eni Enrico Mattei Working Paper N.135.2006.

• Bosello F., J. Zhang (2005). “Assessing Climate Change Impacts: Agriculture.” FEEM Working Paper, 94.

• Roson R. (2003). Modelling the Economic Impact of Climate Change, EEE Programme Working Papers Series.

• IPCC (2007). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, 996 p. ISBN 978-0-521-88009-1 hardback - ISBN 978-0-521-70596-7 paperback.

• 1. La ricerca che ha portato a questi risultati è stata finanziata dal Sesto Programma Quadro di Ricerca della Commissione Europea, nell’ambito del 'Climate Change and Impact Research: the Mediterranean Environment - CIRCE', contratto n. 036961. Gli autori ringraziano S. Silvestri e E. Lugato per il contributo al lavoro.