Se tu fossi una formica, vedresti che il terreno ha reti di pori e canali che si intrecciano attraverso il terreno come cannucce interconnesse. Si formano nel sottosuolo dai diversi minerali che compongono il suolo e a seguito di movimenti o crescita delle radici, insetti, e altri organismi viventi. I pori nel suolo ospitano gas e liquidi, come il carbonio organico del suolo e l'acqua.

Carbonio organico del suolo, o SOC, svolge un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio. Secondo un recente studio dei ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), e pubblicato in Biologia del suolo e biochimica , la complessità del carbonio varia con la dimensione del poro che lo contiene, tuttavia la sua decomposizione è guidata dalla sua vicinanza a microrganismi, non la sua chimica. Questi risultati potrebbero fornire un potente quadro per la creazione di una nuova generazione di modelli che simulano la dinamica e la composizione SOC. Fornisce inoltre un modo per utilizzare i processi naturali per proteggere il SOC in modo che rimanga o si decomponga nel suolo anziché tornare nell'atmosfera.

Nel ciclo naturale dell'acqua, la connettività idrologica dei pori del suolo aumenta con l'aumentare del contenuto di acqua del suolo, e quando i pori si riempiono d'acqua, SOC e altri nutrienti possono mescolarsi e ridistribuire. E quando il terreno è saturo, i pori del suolo diventano sempre più collegati (rendendoli simili a paglia) dall'acqua, consentendo il movimento del SOC disciolto tra i pori. Ciò aumenta la probabilità che il carbonio immagazzinato venga trasportato in luoghi ricchi di microbi più favorevoli alla decomposizione. Questa diversa distribuzione dei decompositori microbici in tutto il suolo indica che il metabolismo o la persistenza dei composti SOC dipende fortemente dalle brevi distanze - pensate "sprint" - di trasporto tra i pori, via acqua, all'interno del suolo.

Per dimostrare questo, I ricercatori del PNNL hanno saturato le carote del suolo intatte ed estratto le acque dei pori con pressioni di aspirazione crescenti per campionarle in sequenza da domini di pori sempre più fini. Il loro obiettivo era duplice:caratterizzare la complessità del carbonio nelle acque dei pori tenute a tensioni idriche deboli e forti. Poi, valutare la decomponibilità microbica di queste acque interstiziali applicando spettrometria di massa ad alta risoluzione per profilare le principali classi biochimiche presenti.

Le soluzioni del terreno erano trattenute dietro "gole" a pori grossolani e fini, " e ha rivelato carbonio solubile più complesso nei pori più fini che in quelli più grossolani. Analisi degli stessi campioni-incubati con funghi Cellvibrio japonicus, Streptomyces cellulosae, e Trichoderma reseei-hanno mostrato che il carbonio più complesso nei pori fini non è più stabile - cioè, si decompone facilmente almeno quanto le forme più semplici di C che si trovano nei pori grossolani. Infatti, la decomposizione del carbonio complesso ha portato a maggiori perdite di esso attraverso la respirazione rispetto al carbonio più semplice che si trova nelle acque con pori grossolani. Ciò suggerisce che cicli ripetuti di essiccazione e bagnatura nei terreni possono essere accompagnati da cicli ripetuti di aumento delle emissioni di anidride carbonica. Tutto ciò solleva una domanda:la persistenza del SOC è principalmente una funzione del suo isolamento in pori di diverse dimensioni?

Tutti i campioni incubati dello studio hanno dimostrato che i funghi potrebbero decomporre il SOC nelle acque dei pori entro le prime 48 ore dalla colocazione. Ciò significa che la vicinanza dei microbi con il substrato, è il fattore di controllo nella protezione del carbonio nel suolo. La sfida consiste nell'usare queste informazioni per migliorare le nostre previsioni sulla persistenza del C nei suoli e forse determinare se e come possiamo sfruttare questi processi naturali all'interno del suolo su una scala molto più ampia in modo da ridurre il carbonio nell'atmosfera.

"Questa ricerca ci ha fornito alcune informazioni critiche che useremo come punto di partenza per ulteriori analisi, " ha detto Vanessa Bailey al PNNL, team leader nel gruppo di microbiologia."