Esperimento sul campo nella vegetazione della tundra nel nord della Svezia. Le camere a cielo aperto simulano il futuro riscaldamento del suolo e delle piante causato dai cambiamenti climatici, e viene aggiunta lettiera di foglie per simulare una maggiore caduta di rifiuti causata dall'espansione di betulle e arbusti di salice (Foto:Anders Michelsen)
Nella Scandinavia settentrionale, gli arbusti si espandono nella tundra, dove la fissazione dell'azoto dall'aria è per lo più eseguita da cianobatteri associati ai muschi. Inoltre, una maggiore fissazione dell'azoto stimola la crescita delle piante. Una nuova ricerca mostra che man mano che gli arbusti più alti si espandono nella tundra, i nutrienti nella lettiera delle foglie promuovono o riducono la fissazione dell'azoto, a seconda di quale specie arbustiva domina. I risultati scientifici sono stati recentemente mostrati dagli scienziati Kathrin Rousk e Anders Michelsen del Centro per il Permafrost e del Dipartimento di Biologia dell'Università di Copenaghen, ed è ora pubblicato in Biologia del cambiamento globale .
I muschi nella tundra subartica sono colonizzati da batteri che fissano l'azoto atmosferico (N2), e insieme, possono contribuire per il 50 per cento all'apporto totale di azoto dell'ecosistema. Nonostante questo ruolo fondamentale, gli effetti del riscaldamento climatico e dell'aumento dell'immissione di rifiuti a causa dell'espansione degli arbusti sulla fissazione di N2 nei muschi sono ambigui.
L'assistente professoressa Kathrin Rousk del Dipartimento di Biologia spiega, "Per aiutare a prevedere il ruolo della fissazione di N2 associata al muschio in un clima caldo futuro, abbiamo quantificato la fissazione di N2 durante il periodo senza neve nella tundra subartica. Abbiamo utilizzato i dati di un esperimento sul campo nel nord della Svezia, in cui è stato simulato il cambiamento climatico con camere a cielo aperto per aumentare la temperatura dell'aria e del suolo, e con l'aggiunta di lettiera di salice e arbusti di betulla".
I risultati mostrano che la fissazione di N2 era più alta nelle camere riscaldate e nei grafici di aggiunta della lettiera di betulla (circa 3 kg N ha-1 anno-1), mentre le aggiunte di lettiera di salice hanno portato a una diminuzione dei tassi di fissazione di N2 (meno di 2 kg N ha-1 anno-1).
Micrografia di foglie di muschio con microfotografia a inserto di una catena di alghe blu-verdi (cianobatteri) (rosso) su un c. Frammento di foglia di muschio lungo 0,1 mm (verde). Le micrografie dei cianobatteri, che fissano N2 libero dall'aria, sono presi in un microscopio a fluorescenza con un filtro verde (ingrandimento 200x). Micrografie di Kathrin Rousk
Rousk dice, "Il riscaldamento porterà ad un aumento dei tassi di fissazione di N2 nei muschi, mentre le conseguenze di un'ulteriore espansione dell'arbusto dipenderanno dall'invasione dell'arbusto dominante:l'espansione del salice probabilmente limiterà l'ingresso di azoto tramite la fissazione di N2, considerando che una predominanza di arbusti di betulla aumenterà la fissazione di N2 e con ciò, fornitura di azoto all'ecosistema."
La quantità di N2 fissata è importante perché l'azoto è un nutriente essenziale per la crescita delle piante ed è disponibile solo in quantità limitata negli ecosistemi artici. La disponibilità di azoto influenza la quantità di CO2 che le piante sono in grado di acquisire attraverso la fotosintesi, e quindi influisce sul bilancio del carbonio. I cambiamenti nella fissazione di N2 dovuti al riscaldamento globale altereranno l'immissione di azoto negli ecosistemi artici con conseguenze significative per la crescita delle piante.
