Il riscaldamento globale accelera le emissioni di CO2 prodotte dai microbi del suolo
Le emissioni della respirazione eterotrofica potrebbero aumentare fino al 40% entro il 2030, soprattutto nelle regioni polari
[26 Giugno 2023]
L’aumento della concentrazione atmosferica di anidride carbonica (CO2 ) è un catalizzatore primario per il riscaldamento globale e si stima che un quinto della CO2 atmosferica provenga da fonti del suolo. Questo è in parte dovuto all’attività di microrganismi, inclusi batteri, funghi e altri microrganismi che decompongono la materia organica nel suolo, come i materiali vegetali morti, utilizzando ossigeno. Durante questo processo, la CO2 viene rilasciata nell’atmosfera. E’ quella che gli scienziati chiamano respirazione eterotrofica del suolo.
Ora lo studio “Global warming accelerates soil heterotrophic respiration”, pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori dell’ETH Zürich, dell’Université de Lausanne, dell’Istituto federale svizzero di scienze e tecnologie acquatiche (Eaevag) e dell’Istituto federale svizzero per la ricerca sulle foreste, la neve e il paesaggio (WSL) indica che «Le emissioni di CO2 da parte dei microbi del suolo nell’atmosfera terrestre non solo dovrebbero aumentare, ma anche accelerare su scala globale entro la fine di questo secolo».
Secondo lo studio svizzero, «Entro il 2100 le emissioni di CO2 provenienti dai microbi del suolo aumenteranno, raggiungendo potenzialmente, nello scenario climatico peggiore, un aumento fino a circa il 40% a livello globale, rispetto ai livelli attuali». L’autore principale dello studio, Alon Nissan dell’ETH Zürich, aggiunge che «Pertanto, il previsto aumento delle emissioni microbiche di CO2 contribuirà ulteriormente all’aggravamento del riscaldamento globale, sottolineando l’urgente necessità di ottenere stime più accurate dei tassi di respirazione eterotrofica».
Si tratta di risultati che non solo confermano studi precedenti, ma forniscono anche approfondimenti più precisi sui meccanismi e sull’entità della respirazione eterotrofica del suolo in diverse zone climatiche. All’ETH Zürich fanno notare che «A differenza di altri modelli che si basano su numerosi parametri, il nuovo modello matematico, sviluppato da Alon Nissan, semplifica il processo di stima utilizzando solo due fattori ambientali cruciali: l’umidità del suolo e la temperatura del suolo. Il modello rappresenta un progresso significativo in quanto comprende tutti i livelli rilevanti dal punto di vista biofisico, dalle microscale della struttura del suolo e della distribuzione dell’acqua del suolo alle comunità vegetali come foreste, interi ecosistemi, zone climatiche e persino il livello globale. Peter Molnar, dell’ETH-Institut für Umweltingenieurwissenschaften sottolinea il significato di questo modello teorico che integra i grandi modelli del Sistema Terra: «Il modello consente una stima più semplice dei tassi di respirazione microbica in base all’umidità del suolo e alla temperatura del suolo. Inoltre, migliora la nostra comprensione di come la respirazione eterotrofica in diverse regioni climatiche contribuisca al riscaldamento globale».
Una scoperta chiave del team di ricercatori svizzeri è che l’aumento delle emissioni microbiche di CO 2 varia a seconda delle zone climatichee che «Nelle regioni polari fredde, il contributo principale all’aumento è il calo dell’umidità del suolo piuttosto che un aumento significativo della temperatura, a differenza delle zone calde e temperate». Nissan evidenzia la sensibilità delle zone fredde: «Anche un leggero cambiamento nel contenuto d’acqua può portare a una sostanziale alterazione della frequenza respiratoria nelle regioni polari».
Sulla base dei calcoli dello studio, «Nello scenario climatico peggiore, si prevede che le emissioni microbiche di CO2 nelle regioni polari aumenteranno del 10% per decennio entro il 2100, il doppio del tasso previsto per il resto del mondo. Questa disparità può essere attribuita alle condizioni ottimali per la respirazione eterotrofica, che si verificano quando i suoli sono in uno stato semi-saturo, cioè né troppo secco né troppo umido. Queste condizioni prevalgono durante lo scongelamento del suolo nelle regioni polari».
Invece, i suoli di altre zone climatiche, che sono già relativamente più aridi e soggetti a ulteriore disseccamento, mostrano un aumento relativamente minore delle emissioni microbiche di CO2. »Tuttavia – avvertono gli scienziati – indipendentemente dalla zona climatica, l’influenza della temperatura rimane costante: con l’aumentare della temperatura del suolo, aumenta anche l’emissione di CO2 microbica».
A partire dal 2021, la maggior parte delle emissioni di CO2 prodotte dai microbi del suolo proviene principalmente dalle regioni calde della Terra: il 67% dai tropici, il 23% dalle aree subtropicali, il 10% dalle zone temperate e appena lo 0,1% dalle regioni artiche o polari. I ricercatori prevedono una crescita sostanziale delle emissioni microbiche di CO 2 in tutte queste regioni rispetto ai livelli osservati nel 2021. E le loro proiezion i indicano che entro il 2100, ci sarà un aumento del 119% nelle regioni polari, del 38% nelle regioni tropicali, del 40% nelle zone subtropicali e il 48% cento nelle zone temperate.
Il bilancio del carbonio nei suoli, che determina se i suoli assorbono carbonio o lo emettono, dipende dall’interazione tra due processi essenziali: la fotosintesi, attraverso la quale le piante assimilano CO2 , e la respirazione, che rilascia CO2 e lo studio delle emissioni microbiche di CO2 è quindi essenziale per comprendere se i suoli in futuro.immagazzineranno CO2 oppure la rilasceranno.
Nello studio in corso, i ricercatori svizzeri si sono concentrati principalmente sulla respirazione eterotrofica, ma non hanno ancora studiato le emissioni di CO2 che le piante rilasciano attraverso la respirazione autotrofa. Un’ulteriore studio di questi fattori fornirà una comprensione più completa delle dinamiche del carbonio all’interno degli ecosistemi del suolo.
Nissan conclude: «A causa del cambiamento climatico, l’entità di questi flussi di carbonio, sia l’afflusso attraverso la fotosintesi che il deflusso attraverso la respirazione, rimane incerta. Tuttavia, questa entità avrà un impatto sull’attuale ruolo dei suoli come serbatoi di carbonio».