Dopo 26 anni, l'esperimento più longevo al mondo per scoprire come le temperature del riscaldamento influenzano i suoli forestali ha rivelato un sorprendente, risposta ciclica:il riscaldamento del suolo stimola periodi di abbondante rilascio di carbonio dal suolo all'atmosfera alternati a periodi di perdita non rilevabile nelle riserve di carbonio del suolo. Globale, i risultati indicano che in un mondo in via di riscaldamento, si verificherà un feedback di carbonio auto-rinforzante e forse incontrollabile tra i suoli forestali e il sistema climatico, aggiungendo all'accumulo di anidride carbonica atmosferica causato dalla combustione di combustibili fossili e dall'accelerazione del riscaldamento globale. Lo studio, guidato da Jerry Melillo, Distinguished Scientist presso il Marine Biological Laboratory (MBL), appare nel numero del 6 ottobre di Scienza .

Melillo e colleghi hanno iniziato questo esperimento pionieristico nel 1991 in uno stand di foresta decidua presso la Harvard Forest nel Massachusetts. Hanno interrato i cavi elettrici in una serie di appezzamenti e riscaldato il terreno di 5° C al di sopra della temperatura ambiente delle aree di controllo. Nel corso dell'esperimento di 26 anni (che continua ancora), i lotti riscaldati hanno perso il 17% del carbonio che era stato immagazzinato nella materia organica nei primi 60 centimetri di suolo.

"Per contestualizzare questo, "Melillo dice, "ogni anno, principalmente dalla combustione di combustibili fossili, stiamo rilasciando circa 10 miliardi di tonnellate di carbonio nell'atmosfera. Questo è ciò che sta causando l'aumento della concentrazione di anidride carbonica atmosferica e il riscaldamento globale. I suoli del mondo contengono circa 3, 500 miliardi di tonnellate di carbonio. Se una quantità significativa di carbonio del suolo viene aggiunta all'atmosfera, a causa dell'attività microbica nei terreni più caldi, che accelererà il processo di riscaldamento globale. E una volta iniziato questo feedback auto-rafforzante, non c'è un modo semplice per spegnerlo. Non c'è nessun interruttore per capovolgere."

Nel corso dell'esperimento, Il team di Melillo ha osservato fluttuazioni nel tasso di emissione di carbonio del suolo dai terreni riscaldati, indicando cicli nella capacità dei microbi del suolo di degradare la materia organica e rilasciare carbonio. La fase I (dal 1991 al 2000) è stato un periodo di sostanziale perdita di carbonio nel suolo che all'inizio è stato rapido, poi rallentato quasi a zero. Nella Fase II (2001-2007), non vi era alcuna differenza nelle emissioni di carbonio tra i grafici riscaldati e quelli di controllo. Durante quel periodo, la comunità microbica del suolo negli appezzamenti riscaldati era in fase di riorganizzazione che ha portato a cambiamenti nella struttura e nella funzione della comunità. Nella Fase III (2008-2013), il rilascio di carbonio dagli appezzamenti riscaldati ha nuovamente superato quello degli appezzamenti di controllo. Ciò ha coinciso con un continuo cambiamento nella comunità microbica del suolo. Microbi che possono degradare la materia organica del suolo più recalcitrante, come la lignina, divenne più dominante, come dimostrato dalle analisi genomiche ed enzimatiche extracellulari. Nella Fase IV (dal 2014 ad oggi), le emissioni di carbonio dai terreni riscaldati sono nuovamente diminuite, suggerendo che potrebbe essere in corso un'altra riorganizzazione della comunità microbica del suolo. Se il modello ciclico continua, La fase IV alla fine passerà a un'altra fase di maggiore perdita di carbonio dai terreni riscaldati.

"Questo lavoro sottolinea il valore degli studi ecologici a lungo termine che sono il segno distintivo della ricerca presso l'Ecosystems Center di MBL, "dice David Mark Welch, Direttore della ricerca di MBL. "Questi ampi studi sul campo, combinato con la modellizzazione e una comprensione sempre più sofisticata del ruolo delle comunità microbiche nelle dinamiche degli ecosistemi, fornire nuove informazioni sulle sfide poste dai cambiamenti climatici".

"Il futuro è un futuro più caldo. Quanto è più caldo il problema, " dice Melillo. "In termini di emissioni di carbonio da combustibili fossili, potremmo controllarlo. Potremmo chiudere le centrali elettriche a carbone, Per esempio. Ma se i microbi in tutti i paesaggi rispondono al riscaldamento nello stesso modo in cui abbiamo osservato nei suoli forestali di media latitudine, questo fenomeno di feedback auto-rafforzante andrà avanti per un po' e non saremo in grado di spegnere quei microbi. Di particolare interesse è il grande bacino di carbonio facilmente decomposto che è congelato nei suoli artici. Mentre quei terreni si scongelano, questo fenomeno di feedback sarebbe una componente importante del sistema climatico, con il cambiamento climatico che si alimenta in un mondo che si sta riscaldando".