I microbi affamati di energia possono essere la forza che fa immagazzinare enormi quantità di carbonio nei suoli profondi, secondo uno studio del Dartmouth College. La ricerca rileva che meno energia alimentare in profondità rende più difficile la decomposizione dei depositi di carbonio organico, creando un magazzino sotterraneo per l'elemento chimico destabilizzante per il clima.

Lo studio, pubblicato in Biologia del suolo e biochimica , delinea le condizioni che stanno alla base del fatto che il suolo profondo agisca da fonte o da pozzo per il carbonio.

Il destino del carbonio nel suolo profondo è di grande importanza per i ricercatori che studiano il cambiamento climatico. Si stima che nel suolo siano immagazzinate 2400 gigatonnellate di carbonio, con due terzi di quello che giace al di sotto della profondità di 20 cm. La quantità di carbonio del suolo profondo da sola è circa il doppio della quantità di carbonio sotto forma di anidride carbonica che esiste nell'atmosfera terrestre.

Se i tassi di decomposizione aumentano a causa del cambiamento climatico, quindi il carbonio immagazzinato nei suoli profondi verrà rilasciato nell'atmosfera come anidride carbonica, gas serra. La ricerca ha testato come la decomposizione cambia con la profondità del suolo per aiutare a prevedere se il carbonio del suolo profondo sarebbe vulnerabile a tali cambiamenti indotti dal clima.

"Il carbonio nel suolo profondo è davvero un grosso problema per comprendere il futuro del cambiamento climatico, " disse Caitlin Hicks Pries, un assistente professore di biologia a Dartmouth. "Comprendere le forze che causano l'immagazzinamento sotto terra di così tanto carbonio e di tutto il suo potenziale di gas serra ci aiuta a prevedere come sarà il nostro clima futuro".

Il carbonio organico del suolo deriva dalla decomposizione di piante morte e può rimanere nel suolo per migliaia di anni. Il team di ricerca ha cercato di vedere come i rifiuti radicali si decompongono a diverse profondità per capire perché parte del carbonio del suolo profondo può essere immagazzinato per un periodo di tempo così lungo e perché altro carbonio viene rilasciato nell'atmosfera.

Il team ha incubato le radici a una profondità che va da 15 cm a 95 cm in un gruppo di conifere di 80 anni ai piedi delle montagne della Sierra Nevada in California. Secondo lo studio, la perdita di carbonio della lettiera radicale durante i primi sei mesi è stata simile in tutte le profondità. Però, dopo 30 mesi, la perdita di carbonio era significativamente più lenta alle maggiori profondità.

Il team ha scoperto che la minore quantità di energia prontamente disponibile per i microbi sotto forma di carbonio disciolto potrebbe essere la ragione di una decomposizione più lenta. A causa dei tassi di decomposizione più lenti, è più probabile che il carbonio venga immagazzinato a lungo termine.

"Le radici fini e vive nutrono il terreno con substrati che sono come caramelle per i microbi. La mancanza di questa fonte di energia in profondità nega ai microbi l'energia di cui hanno bisogno per decomporre efficacemente le radici morte, " disse Hicks Pries.

Per condurre lo studio, il team si è anche basato sul modello Carbon Organisms Rhizosphere and Protection in the Soil Environment sviluppato presso l'Università di Princeton e l'Università della California, Merce. Conosciuto come cadavere, il programma prevede l'attività microbica e consente ai ricercatori di vedere come la quantità di energia disponibile si traduce in processi biologici per la decomposizione delle radici.

CORPSE ha mostrato che la decomposizione procede relativamente rapidamente quando l'energia alimentare è disponibile, ma che senza una fonte esterna di energia, i microbi in profondità perdono la capacità di decomporre le radici.

"CORPSE ci permette di concentrarci sul ruolo degli esseri viventi nel processo di decomposizione quando si studia il carbonio nel suolo, piuttosto che limitarsi a guardare il materiale che si sta decomponendo, " ha detto Benjamin Sulman, uno scienziato di progetto presso l'Università della California, Merce. "Questo studio mostra perché è importante includere quei processi biologici nei modelli informatici che utilizziamo per fare previsioni su come gli ecosistemi e il clima cambieranno in futuro".

Sebbene i risultati non prevedano quanto carbonio verrà rilasciato dal suolo profondo in un determinato periodo di tempo, i risultati consentono ai ricercatori di capire come un cambiamento delle condizioni climatiche potrebbe influire sul destino del carbonio nel suolo profondo.

Per esempio, l'aumento delle precipitazioni potrebbe trasportare più energia sotto forma di carbonio organico disciolto a suoli più profondi e produrre più carbonio rilasciato nell'atmosfera. Un cambiamento nelle piante dominanti in specie con radici fini e profonde, potrebbe anche forzare più carbonio nell'atmosfera, mentre le piante con radici grossolane potrebbero avere l'effetto contrario.

"Dovremmo essere preoccupati perché con l'aumento delle temperature, questo carbonio organico del suolo profondo ha il potenziale per essere rilasciato sotto forma di anidride carbonica forzando un feedback positivo ai cambiamenti climatici, " disse Hicks Pries.

Secondo il giornale, i processi che controllano il ciclo del carbonio organico del suolo profondo hanno ricevuto poca attenzione anche se oltre la metà del carbonio del suolo mondiale è immagazzinato al di sotto dei 20 cm.

"Questo approccio non rileva l'enorme quantità di carbonio che risiede nel suolo profondo, " disse Hicks Pries.

La ricerca indica che il livello di umidità e la temperatura non influiscono direttamente sui tassi di decomposizione all'interno del suolo profondo e probabilmente nemmeno l'abbondanza microbica. I livelli più bassi di azoto potrebbero essere un fattore, ma sarebbero necessarie ulteriori prove.