21 Agosto 2023

I microbi del suolo emetteranno il 40% in più di CO2 entro il 2100

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Il cambiamento climatico fa aumentare la respirazione dei microbi del suolo e, con essa, le emissioni di CO2. Un fenomeno, spiega uno studio svizzero, destinato ad accelerare da qui alla fine del secolo

di Matteo Cavallito

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Le emissioni di CO2 provenienti dai microbi del suolo potrebbero aumentare del 40% entro la fine del secolo. Un incremento favorito dal cambiamento climatico che, a sua volta, è anche influenzato dagli effetti di questo fenomeno – la cosiddetta respirazione eterotrofa – in un ovvio circolo vizioso. Lo suggerisce una ricerca svizzera pubblicata sulla rivista Nature Communications.

“Il previsto aumento delle emissioni microbiche di CO2 contribuirà ulteriormente ad aggravare il riscaldamento globale”, ha dichiarato Alon Nissan, ricercatore dell’ETH Zurich Institute of Environmental Engineering e principale autore dello studio, in un articolo pubblicato dallo stesso istituto elvetico.

Umidità e temperatura condizionano la respirazione dei microbi

“All’interno del ciclo del carbonio terrestre, la respirazione del suolo attraverso le radici (autotrofa) e i microbi (eterotrofa) rappresenta la principale fonte di emissione dell’elemento nell’aria”, spiega la ricerca. “Pertanto, una quantificazione affidabile di come il fenomeno possa essere influenzato dai cambiamenti climatici è fondamentale per prevedere le future concentrazioni di CO2 nell’atmosfera”.

La respirazione eterotrofa, proseguono i ricercatori, è legata soprattutto all’interazione di due elementi: la temperatura del terreno e l’umidità.

Mentre l’aumento della temperatura fa crescere la respirazione, l’umidità influisce sul fenomeno in modo complesso. Quando il contenuto di acqua nel suolo è basso, l’attività microbica diminuisce. La stessa cosa, però, accade anche quando l’umidità risulta eccessiva e, in quanto tale, limita l’apporto di ossigeno dall’atmosfera al terreno (a causa della minore conducibilità dell’acqua nel confronto con l’aria). Di conseguenza, spiegano i ricercatori, le condizioni ottimali per il fenomeno si verificano quando la concentrazione di acqua nel suolo raggiunge un livello intermedio.

Il nuovo modello

Le due variabili sono ovviamente alla base del modello elaborato dai ricercatori. “Abbiamo dapprima quantificato la respirazione eterotrofa del suolo partendo dalla scala dei pori a livello micro, integrando parametri biologici, chimici e fisici”, spiegano gli autori. In seguito gli studiosi hanno avanzato previsioni dei flussi di respirazione su scala più grande.

Successivamente, “considerando la variazione della temperatura e dell’umidità nello spazio e nel tempo, abbiamo dimostrato come il modello fornisca stime delle tendenze recenti dei tassi di rilascio su scala globale che sono in linea con le osservazioni”. Infine, spiegano, “abbiamo utilizzato questo stesso modello per simulare la variazione della respirazione nel peggiore scenario climatico futuro”.

a) Proiezioni future della respirazione eterotrofa del suolo per diverse regioni geografiche. I punti rappresentano le stime basate sulla media di dieci modelli climatici. b) Mappa superficiale della respirazione eterotrofa del suolo in funzione dell'umidità del terreno e della temperatura superficiale (T). Il punto più grande per ogni zona geografica corrisponde al suo stato attuale nel 2021, con la dimensione del simbolo che rappresenta il contributo relativo alla respirazione eterotrofa del suolo globale (Tropicale 67%, Subtropicale 23%, Temperata 10% e Artica 0,1%). Fonte: Nissan, A., Alcolombri, U., Peleg, N. et al. Global warming accelerates soil heterotrophic respiration. Nat Commun 14, 3452 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38981-w https://www.nature.com/articles/s41467-023-38981-w#MOESM3 Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

a) Proiezioni future della respirazione eterotrofa del suolo per diverse regioni geografiche. I punti rappresentano le stime basate sulla media di dieci modelli climatici. b) Mappa superficiale della respirazione eterotrofa del suolo in funzione dell’umidità del terreno e della temperatura superficiale (T). Il punto più grande per ogni zona geografica corrisponde al suo stato attuale nel 2021, con la dimensione del simbolo che rappresenta il contributo relativo alla respirazione eterotrofa del suolo globale (Tropicale 67%, Subtropicale 23%, Temperata 10% e Artica 0,1%). Fonte: Nissan, A., Alcolombri, U., Peleg, N. et al., “Global warming accelerates soil heterotrophic respiration”. Nat Commun 14, 3452 (2023). Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

La respirazione aumenterà del 40%

Lo studio ha evidenziato come le emissioni di CO2 da parte dei microbi dovrebbero accelerare su scala globale entro la fine del secolo. “Le stime del modello mostrano che la respirazione eterotrofa è aumentata dagli anni ’80 a un tasso del 2% circa per decennio a livello globale”, rileva lo studio. “Utilizzando le proiezioni future della temperatura superficiale e dell’umidità del suolo, il modello prevede un aumento globale di circa il 40% entro la fine del secolo secondo lo scenario più critico”.

L’aumento delle emissioni varia a seconda delle zone climatiche. Nel quadro peggiore, le regioni polari – che sono caratterizzate da condizioni di umidità ideali per la respirazione eterotrofa – registreranno un aumento del 119% entro il 2100.

Il dato supera di gran lunga gli incrementi che saranno sperimentati dai tropici (38%), dai subtropici (40%) e dalle zone temperate (48%). Il peso delle diverse zone sul fenomeno della respirazione microbica a livello globale è però decisamente variabile. Il 67% del totale proviene dai tropici, il 23% dai subtropici, il 10% dalle zone temperate e solo lo 0,1% dalle regioni artiche o polari.