Microbi del suolo ed emissioni di carbonio: il fattore meteorologico conta
Le fluttuazioni stagionali della temperatura influenzano la popolazione microbica e aumentano le emissioni di carbonio
[21 Maggio 2021]
Il clima in cui viviamo influenza il nostro consumo di energia. Nei climi in cui il tempo passa dalle estati calde a inverni molto freddi, gli esseri umani consumano più energia poiché il corpo deve lavorare di più per mantenere la temperatura. E più o meno quel che fanno anche microbi, batteri e funghi nel suolo. Le fluttuazioni stagionali della temperatura del suolo e dell’umidità influiscono sulle attività microbiche che a loro volta influiscono sulle emissioni di carbonio del suolo e sui cicli dei nutrienti. I microbi consumano carbonio come fonte di energia. Man mano che i microbi aumentano in quantità e attività, consumano più carbonio, il che si traduce in maggiori emissioni di carbonio e viceversa.
Lo studio di modellazione “Microbial seasonality promotes soil respiratory carbon emission in natural ecosystems: A modeling study” pubblicato recentemente su Global Change Biology da Liyuan He, Chun-Ta Lai, e Xiaofeng Xu della San Diego State University (SDSU), Melanie Mayes dell’ Oak Ridge National Laboratory e Shohei Murayama del National Institute of Advanced Industrial Science and Technology del Giappone, ha scoperto che «Questa stagionalità microbica ha un impatto significativo sulle emissioni globali di carbonio e agisce come un meccanismo fondamentale che regola le interazioni terrestre-clima e la biogeochimica del suolo sotterraneo».
Il principale autore dello studio, Xu, spiega che «Quando le colonie microbiche nel suolo sono in una fase produttiva, aumentando in numero e dimensioni, avranno bisogno di più carbonio per alimentare la loro crescita. Quando nelle simulazioni abbiamo manipolato le quantità e le attività dei microbi del suolo e osservato i mutamenti reciproci del carbonio nel suolo, abbiamo scoperto che quando la variazione stagionale veniva rimossa, i tassi respiratori microbici diminuivano».
Mantenendo la popolazione microbica a un livello medio costante, le emissioni di carbonio possono essere ridotte.
I ricercatori dicono che «Al fine di ridurre le emissioni di carbonio dal suolo, gli amministratori del territorio potrebbero cercare di ridurre le fluttuazioni nella popolazione microbica del suolo riducendo la lavorazione del terreno e altre pratiche di gestione- Questo può anche aiutare gli scienziati agricoli e i coltivatori a sostenere la fertilità del suolo.
Utilizzando il CLM-Microbe (Community Land Model), un framework di modellazione microbica sviluppato dall’Ecological Modeling and Integration Lab della SDSU dove Xu studia come il cambiamento climatico impatta sul ciclo terrestre, il team di ricercatori hanno implementato il modello su un supercomputer e hanno ottenuto risultati impensati.
Xu ricorda: «Sappiamo che i microbi del suolo guidano il flusso di carbonio – la quantità di carbonio scambiata tra terra, oceano e atmosfera – producendo enzimi che influiscono sul flusso di carbonio. Il carbonio del suolo completa il suo ciclo con l’aiuto di questi microbi che danno una mano nel controllo finale del carbonio».
Diversi gruppi microbici del suolo svolgono ruoli distinti nel ciclo del carbonio e la He fa notare che «La capacità del modello di simulare le dinamiche batteriche e fungine migliora la nostra comprensione dell’impatto della comunità microbica del suolo sul ciclo del carbonio»
La scoperta ha fatto fare un passo avanti all’ecologia microbica del suolo e mostra il significato ecologico della stagionalità microbica, migliorando la nostra comprensione dello stoccaggio del carbonio nel suolo in condizioni climatiche mutevoli.
Gli autori dello studio hanno modellato e convalidato i flussi di carbonio osservati su singola scala in 9 biomi naturali tra i quali foresta tropicale/subtropicale, foresta temperata di conifere, foresta temperata di latifoglie, foresta boreale, arbusti, praterie, deserto, tundra e zone umide.
Secondo Chun-Ta Lai, «Questo studio dimostra la necessità di incorporare la stagionalità microbica nei modelli del sistema terrestre, in modo da poter prevedere meglio le interazioni clima-carbonio».
Ora, viste le dinamiche del cambiamento dell’uso del suolo in tutto il mondo, il team di scienziati analizzerà la stagionalità microbica e il suo impatto sul bilancio globale del carbonio.