Con l’aumento della temperatura globale, in particolare nelle regioni ad alta latitudine, i microbi del suolo stanno subendo un cambiamento critico nel modo in cui elaborano i nutrienti. Tradizionalmente, questi microbi agiscono come riciclatori, convertendo l’azoto in forme utilizzabili dalle piante. Tuttavia, una nuova ricerca islandese rivela che il riscaldamento del suolo sta inducendo i microbi a trattenere l’azoto internamente, riducendone la quantità disponibile per la crescita delle piante e potenzialmente esacerbando il cambiamento climatico. Questo cambiamento interrompe il ciclo naturale dei nutrienti, con implicazioni di vasta portata per la vegetazione e i livelli di gas serra atmosferici.
Un esperimento naturale in Islanda
I risultati derivano da uno studio unico a lungo termine condotto nelle praterie subartiche vicino a Hveragerði, in Islanda. Una serie di terremoti nel 2008 ha inavvertitamente creato un laboratorio naturale: l’attività geotermica ha riscaldato zone di suolo da 0,5°C a 40°C sopra la norma, consentendo ai ricercatori di osservare le risposte dell’ecosistema in condizioni di riscaldamento sostenuto. Questo esperimento naturale ha offerto una rara opportunità di studiare come i microbi si adattano agli aumenti di temperatura a lungo termine in un modo che le condizioni controllate di laboratorio non possono replicare completamente.
I ricercatori hanno utilizzato l’azoto-15 per monitorare il flusso dei nutrienti, scoprendo che dopo una iniziale perdita di azoto dal suolo, i microbi diventano sempre più conservativi. Invece di rilasciare ammonio – un sottoprodotto dell’azoto utilizzabile dalle piante – hanno iniziato a riciclare l’azoto internamente. Questo comportamento, descritto da un ricercatore come l’equivalente microbico del “trattenere l’urina”, riduce la disponibilità di azoto per le piante.
Le implicazioni per gli ecosistemi
Questo accumulo microbico ha effetti sia positivi che negativi. Da un lato, impedisce un’ulteriore perdita di azoto attraverso la lisciviazione o il rilascio nell’atmosfera come protossido di azoto, un potente gas serra. Tuttavia, intensifica anche la competizione tra piante e microbi per le limitate risorse di azoto.
Il delicato equilibrio tra la crescita delle piante (che assorbe carbonio) e la decomposizione microbica (che rilascia azoto) viene interrotto. Se i microbi danno priorità ai propri bisogni, la crescita delle piante potrebbe rallentare, riducendo la capacità dell’ecosistema di compensare le emissioni di carbonio. Ciò potrebbe accelerare il riscaldamento anziché mitigarlo, minando le ipotesi contenute in alcuni modelli climatici.
Il riscaldamento precoce è fondamentale
I ricercatori stanno ora studiando le fasi iniziali del riscaldamento del suolo per determinare cosa succede prima che si verifichi una significativa perdita di nutrienti. Il trapianto di terreni normali in aree riscaldate suggerisce che la maggior parte dell’esaurimento dei nutrienti avviene presto, entro i primi 5-10 anni di riscaldamento. Questa scoperta sottolinea che gli effetti più dannosi si verificano durante la fase iniziale di aumento della temperatura, rendendo cruciale un intervento rapido.
Un incombente ciclo di feedback sul carbonio
Lo studio evidenzia una potenziale sottostima nei modelli climatici per quanto riguarda il contributo dell’azoto dei suoli freddi e della perdita di carbonio al riscaldamento globale. I terreni artici immagazzinano enormi quantità di materia organica parzialmente decomposta, un enorme serbatoio di carbonio. Le temperature più calde aumentano l’attività microbica, accelerando la decomposizione e rilasciando più anidride carbonica.
L’aspettativa che le piante crescessero più vigorosamente in condizioni più calde e assorbissero questo eccesso di carbonio viene ora messa in discussione. Invece, l’accumulo microbico riduce la disponibilità di azoto, indebolendo la crescita delle piante e diminuendo la capacità dell’ecosistema di agire come un deposito di carbonio. Ciò crea un pericoloso circolo vizioso: minore crescita delle piante, suoli più poveri e continue emissioni di gas serra.
Avvertenze e ricerche future
Sebbene innovativo, lo studio riconosce i limiti. I terreni riscaldati geotermicamente potrebbero non rispecchiare perfettamente i modelli di riscaldamento globale, che includono aumenti della temperatura dell’aria, non solo il riscaldamento a livello delle radici. Inoltre, i terreni vulcanici islandesi differiscono dai paesaggi artici ricchi di torba che si trovano in Scandinavia e Russia. Ulteriori ricerche nei diversi ambienti artici sono vitali per confermare questi risultati.
Questi risultati sottolineano un aspetto cruciale ma trascurato del cambiamento climatico: la complessa interazione tra microbi, piante e cicli dei nutrienti. Ignorare queste dinamiche potrebbe portare a previsioni climatiche imprecise e a strategie di mitigazione inefficaci.
