I ricercatori hanno campionato il suolo in varie località lungo l'altopiano di Edwards in Texas per determinare gli effetti delle precipitazioni storiche sulla respirazione del suolo da parte dei microbi. I microbi che vivono nella regione verde scuro hanno avuto precipitazioni storiche di 34-38 pollici tra il 1961 e il 1990, mentre quelli nella regione rosso scuro hanno sperimentato meno di 14 pollici di pioggia nello stesso periodo. I microbi delle zone più umide emettono il doppio di carbonio rispetto a quelli delle zone più aride. Credito:mappatura eseguita da Jenny Weisburg.
Gli scienziati sanno che i microbi che vivono nel terreno possono svolgere un ruolo importante nella produzione di carbonio atmosferico che può accelerare il cambiamento climatico, ma ora i ricercatori dell'Università del Texas ad Austin hanno scoperto che i microbi del suolo provenienti da siti storicamente più umidi sono più sensibili all'umidità ed emettono molto più carbonio rispetto ai microbi provenienti da regioni storicamente più secche. Le scoperte, segnalato oggi in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , indicare la strada verso modelli climatici più accurati e migliorare la comprensione da parte degli scienziati delle distinte differenze regionali nella vita microbica.
I microbi nel suolo aggiungono tra 44 e 77 miliardi di tonnellate di carbonio all'atmosfera ogni anno, più di tutti i combustibili fossili messi insieme, attraverso un processo chiamato respirazione. Mentre il pianeta si riscalda, si prevede un aumento della respirazione del suolo, ma i meteorologi hanno avuto difficoltà a individuare con precisione da quanto. La nuova ricerca indica che per fare un lavoro migliore nel prevedere i cambiamenti nella respirazione del suolo, i previsori devono prestare attenzione non solo al cambiamento climatico, ma anche alla storia del clima, poiché i microbi rispondono in modo diverso ai cambiamenti nel loro ambiente nelle aree più umide rispetto a quelle più asciutte.
Nelle regioni con più precipitazioni storicamente, È stato scoperto che i microbi del suolo respirano il doppio del carbonio nell'atmosfera rispetto ai microbi delle regioni più secche. Gli scienziati hanno stabilito che ciò era dovuto al fatto che i microbi reagivano in modo diverso al cambiamento:quelli delle aree più umide erano quattro volte più sensibili ai cambiamenti di umidità rispetto ai loro omologhi delle aree più aride.
"I modelli attuali presumono che i microbi del suolo in qualsiasi sito in tutto il mondo mostrino le stesse risposte ai cambiamenti ambientali e lo facciano istantaneamente, "dice Christine Hawkes, un professore di biologia integrata, "ma abbiamo dimostrato che le precipitazioni storiche modellano la risposta della respirazione del suolo".
La ricercatrice Stephanie Kivlin esegue il carotaggio in appezzamenti di terreno presso il Lady Bird Johnson Wildflower Center in concomitanza con uno dei tre esperimenti in sei anni che hanno scoperto che la quantità di carbonio emessa dai microbi del suolo è maggiore nelle aree in cui storicamente c'è più pioggia nel suolo. Credito:Christine Hawkes, L'Università del Texas ad Austin
Non è chiaro se la comprensione di come i microbi del suolo rispondono all'umidità cambierebbe drasticamente i risultati degli sforzi di modellazione del clima in tutto il mondo, quale, finora, hanno adottato approcci diversi per stimare come la respirazione del suolo risponde all'umidità. Incorporando la nuova scoperta nei modelli di ecosistema, però, potrebbe aiutare a migliorare le previsioni basate sulle differenze locali o regionali nella respirazione del suolo e nella storia del clima.
Hawkes e il team hanno condotto tre studi a lungo termine che coinvolgono ricerche sul campo ed esperimenti di laboratorio che si sono verificati nell'arco di sei anni. In ogni caso, la scoperta è stata la stessa:i livelli storici delle precipitazioni si sono rivelati fondamentali per il modo in cui i microbi del suolo avrebbero risposto al cambiamento, influenzando il risultato proprio come fa la temperatura.
"Hai sentito parlare della crisi della replicazione? Bene, abbiamo testato questo in tre modi diversi, e non siamo riusciti a convincere i terreni a fare qualcosa di diverso, " Afferma Hawkes. "Questo suggerisce che l'eredità delle piogge limiterà la futura funzione del suolo, ma abbiamo bisogno di ulteriori studi per capire di quanto e per quanto tempo".
I microbi nel suolo emettono miliardi di tonnellate di carbonio nell'atmosfera ogni anno. Un nuovo studio dell'Università del Texas ad Austin rileva che alcuni microbi producono più carbonio atmosferico di altri, e che i livelli storici delle precipitazioni guidano la risposta di questi microbi. Credito:Pacific Northwest National Laboratory
La ricerca evidenzia anche sfumature precedentemente sconosciute sulle comunità di microbi che vivono sotto terra. Semplice e microscopico, i microbi possiedono comunque tratti distintivi. Attraverso la decomposizione e la respirazione, i microbi del suolo influenzano l'equilibrio tra il carbonio intrappolato sotto terra ed emesso nell'atmosfera, e questo equilibrio non è lo stesso da una comunità regionale all'altra, hanno appreso i ricercatori dell'UT Austin. Hanno esaminato il suolo raccolto in vari punti del Texas lungo l'altopiano di Edwards e hanno scoperto che i microbi dei campioni di suolo più aridi (che vivono in aree con un quarto di acqua rispetto ai microbi dei terreni più umidi) rispondevano con una frazione delle emissioni di carbonio delle loro cugini del terreno umido prodotti. Queste differenze persistevano indipendentemente dalle altre caratteristiche del suolo.
"Poiché i microbi sono piccoli ed enormemente diversi, abbiamo questa idea che quando l'ambiente cambia, i microbi possono spostarsi rapidamente o spostare le abbondanze locali per tenere traccia di quel cambiamento ambientale, "Ha detto Hawkes. "Abbiamo scoperto, però, che i microbi del suolo e le loro funzioni sono altamente resistenti al cambiamento. La resistenza ai cambiamenti ambientali è importante perché significa che le precedenti condizioni locali limiteranno il funzionamento degli ecosistemi di fronte a un cambiamento climatico".
