Tra gli ecologisti, il carbonio ottiene tutta la gloria. Gli scienziati esaminano il suo ruolo critico nella crescita e nel decadimento delle piante, tracciano i suoi contributi ai gas serra, e ne misurano il sequestro in terra, mare, e cielo.

Spesso trascurato in tutta questa ricerca è l'umile elemento silicio, o "silice, " come viene chiamato quando si trova in natura. Se gli ecologi (o i biologi o i biogeochimici) pensano alla silice, lo considerano un po' un giocatore, un ho-hum componente di rocce e sabbia.

"La silice non riceve amore, "dice Wally Fulweiler, un professore associato di terra e ambiente della Boston University, e biologia. "E dovrebbe."

Fulweiler osserva che la silice è un attore chiave negli ecosistemi delle paludi e degli oceani. In particolare, forma i gusci esterni delle diatomee, organismi microscopici che fungono da recipienti di stoccaggio in acque profonde per l'anidride carbonica. "Nel lungo periodo, le diatomee sono importanti per regolare il nostro clima globale, " dice Fulweiler. "Quindi, se sei un oceanografo, tu ami la silice. Ma se sei, dire, un ecologista forestale, probabilmente non pensi molto alla silice, e sicuramente non pensi molto a come le attività umane abbiano alterato il ciclo della silice".

Il biologo Tim Maguire ha studiato le sottili radici degli aceri da zucchero, per capire come il cambiamento climatico potrebbe influenzare l'assorbimento di silice. Ma recentemente Tim Maguire, un dottorando in biologia nel laboratorio di Fulweiler, si è intensificato per dare alla silice ciò che gli è dovuto. Maguire (GRS'17) sta cercando di capire come il cambiamento climatico possa avere un impatto sul "ciclo di vita" della silice, " mentre l'elemento si sposta dalle rocce alle acque sotterranee, poi attraverso le piante nei fiumi e negli oceani.

Gli scienziati sanno che gli alberi svolgono un ruolo importante come "pompe di silice", aspirando il silicio dalle acque sotterranee, convertendolo in una forma biologicamente disponibile, e conservarlo o reinserirlo nell'ecosistema in una forma più biologicamente utilizzabile, ma pochi hanno quantificato questo effetto. Il recente lavoro di Maguire, finanziato dalla Alfred P. Sloan Foundation e pubblicato nel Journal of Geophysical Research:Biogeosciences a marzo 2017, scoperto che gli alberi, almeno aceri da zucchero, può avere una potenza di pompaggio molto maggiore del previsto, e possono anche essere più profondamente influenzati dai cambiamenti climatici poiché gli inverni più caldi danneggiano le loro radici vulnerabili.

"Questo è uno dei primi documenti che mostra una connessione diretta tra il modo in cui alteriamo un clima e ciò che potrebbe significare per la disponibilità di silice e le connessioni tra terra e mare, "dice Fulweiler, un coautore sulla carta. "Questo è un altro modo in cui stiamo disturbando qualcosa che non abbiamo nemmeno iniziato a capire".

La temperatura dell'aria invernale negli Stati Uniti nordorientali è aumentata costantemente per decenni, e ora ha una media di circa 2,5 gradi Fahrenheit più calda rispetto agli anni '50, secondo il servizio forestale degli Stati Uniti. "Ciò ha prodotto molta meno neve rispetto a prima, "dice Pamela Templer, un professore di biologia della BU e coautore dell'articolo di Maguire. "Ora ci sono qualcosa come 20 giorni in meno all'anno in cui la neve copre il terreno, e il manto nevoso si sta assottigliando ed è anche meno prevedibile." Per misurare gli effetti di questa tendenza al riscaldamento sulle foreste temperate del New England, dal 2008 al 2012 Templer ha condotto un esperimento finanziato dalla Andrew W. Mellon Foundation e dalla USDA Northeastern States Research Cooperative presso la Hubbard Brook Experimental Forest nel New Hampshire, rimozione del manto nevoso da quattro sezioni di foresta per simulare nevicate successive e meno neve, e misurare gli effetti su piante e alberi. Templer ha trovato, tra l'altro, quel manto nevoso, in modo un po' controintuitivo, agisce come una coperta isolante, proteggere le radici degli alberi dal congelamento.

"Abbiamo riscontrato molti effetti negativi dove si toglie la neve, si congelano i terreni, e danneggia gli alberi, " dice Templer. Ma non ha mai pensato di guardare la silice finché Maguire non si è avvicinata a lei, chiedendo se le erano rimasti dei campioni da Hubbard Brook. Poiché la silice non ha stato gassoso, rimane intatto nei campioni conservati. "Così siamo andati nei nostri archivi e abbiamo tirato fuori alcune radici, e poi li trasformò per la silice, "dice Templare.

Maguire esaminò le radici degli aceri da zucchero, che sono sensibili al gelo perché crescono relativamente vicino alla superficie. Ha testato specificamente le radici fini, quelle magre, viticci filamentosi che assorbono acqua e sostanze nutritive dal terreno. La sua prima scoperta sorprendente:le sottili radici di un acero da zucchero costituiscono solo il 4% circa della biomassa dell'albero, ma contengono un enorme 29% di silice. E quando danneggiato dal congelamento, la quantità di silice nelle radici fini è scesa di un sorprendente 28%.

Questo può essere negativo per i singoli alberi, dove la silice svolge diversi ruoli importanti, come dare struttura alle foglie, protezione contro i funghi nocivi, e, sospetta Maguire, indurire piccole radici in modo che possano spingersi attraverso il terreno roccioso del New England. Ma le conseguenze ecologiche a valle possono essere ancora più profonde. Se questa percentuale è vera per tutti gli aceri in una foresta media, Maguire calcolato, quindi il congelamento delle radici potrebbe ridurre l'assorbimento di silice di una quantità significativa, circa il 31% della silice pompata regolarmente dalle foreste temperate nei fiumi, laghi, e flussi.

"Molte volte, quando fai questo tipo di studi, ottieni un risultato statistico che non conta molto nel mondo reale, " dice Maguire. "Questo non è il caso qui." Cosa significano questi risultati per l'ecosistema del New England, o per qualsiasi ecosistema, del resto, è ancora in gran parte sconosciuto, ciò che Maguire e i suoi colleghi attribuiscono alle "conseguenze criptiche" del cambiamento climatico.

"Nessuno di noi pensa che fermeremo improvvisamente l'intera pompa di silice, " dice Templer. "Ma suggerisce che con un manto nevoso più piccolo e più congelamento del suolo, potremmo vedere un cambiamento significativo nella quantità di silice che entra negli ecosistemi acquatici, certamente attraverso le piante."

"Apre una porta, " dice Maguire della ricerca, mostrando un imprevisto, impatto potenzialmente massiccio sugli ecosistemi che rimane in gran parte non studiato. "Tutto quello che sappiamo per certo, "dice Maguire, "è che se il riscaldamento continua, qualcosa sarà diverso".