Le zone umide sono una parte importante del sistema di gestione dell'acqua naturale della Terra. Il complesso sistema di piante, suolo, e la vita acquatica funge da serbatoio che cattura e pulisce l'acqua. Però, come le città si sono espanse, molte zone umide sono state prosciugate per la costruzione. Inoltre, molte aree di terra nel Midwest sono state prosciugate per aumentare gli usi dell'agricoltura per nutrire un mondo in crescita.

Le zone umide drenanti hanno disconnesso il flusso naturale e la ritenzione idrica, un sistema che aveva funzionato bene per millenni. Una soluzione al drenaggio delle zone umide era ricostruire queste zone umide in un'altra area (più conveniente per l'uomo). Questi sono indicati come "zone umide costruite". In altri casi, le zone umide costruite sono costruite per ricostruire un'area non più utilizzata per l'agricoltura.

Il modo in cui vengono costruite e gestite queste zone umide artificiali può avere un grande impatto ambientale. Karla Jarecke e ricercatori di diverse università hanno studiato l'impatto delle zone umide sul metano dei gas serra.

"A livello globale, le zone umide sono la più grande fonte naturale di metano nell'atmosfera, " dice Jarecke. "Il metano ha un impatto molto maggiore dell'anidride carbonica sul riscaldamento globale, un impatto 25 volte maggiore".

Sia le zone umide naturali che quelle artificiali emettono metano. A causa della loro natura, le zone umide sono, Dopotutto, umido:i microbi e le piante del suolo sono costretti a metabolizzare in condizioni anaerobiche. E, questo porta alla produzione di metano.

I microbi del suolo sono responsabili della produzione di metano nelle zone umide. Il metano poi arriva nell'atmosfera per diffusione, trasporto attraverso il tessuto vegetale, e il rilascio episodico di bolle di gas. La stabilità idrologica dei suoli delle zone umide, nonché l'efficienza del trasporto attraverso gli impianti, può influenzare la quantità e la frequenza con cui il metano viene rilasciato dal suolo.

"Comprendere le condizioni in cui il metano viene prodotto e rilasciato nelle zone umide potrebbe portare a soluzioni per ridurre le emissioni di metano, "dice Jarecke.

Ma, studiare grandi aree come le zone umide può rivelarsi impossibile. Così, Jarecke e i suoi colleghi hanno creato "mesocosmi" di zone umide gestibili, camere all'aperto dove le emissioni di metano potrebbero essere misurate più facilmente. I mesocosmi sono aree di ricerca strutturale che colmano il divario tra studi di laboratorio e grandi studi sul campo.

Lo studio si è concentrato su due piante comuni delle zone umide e sul loro ruolo potenziale nelle emissioni di metano:asclepiade di palude e piantaggine d'acqua settentrionale. Piante e terreni sono stati raccolti da una zona umida costruita a Dayton, Ohio. Furono quindi trasportati a Lincoln, Nebraska per creare mesocosmi delle zone umide. Il sito di Dayton era stato precedentemente prosciugato e utilizzato per l'agricoltura ed è stato ricostruito come zona umida nel 2012.

I ricercatori hanno raccolto piantine di asclepiade di palude e piantaggine d'acqua settentrionale dalla zona umida e le hanno trapiantate in terreni raccolti in tubi in PVC. Hanno coperto le singole piante con cilindri acrilici trasparenti durante il campionamento del gas. Questo li ha aiutati a misurare e quantificare le emissioni di metano dai mesocosmi suolo-pianta. Lo studio è stato condotto nell'estate del 2013.

Oltre a confrontare le emissioni delle due specie vegetali, i ricercatori hanno studiato gli effetti dell'idrologia, o la saturazione del suolo. "Mentre i controlli dell'idrologia e delle specie vegetali sulle emissioni di metano sono ben studiati individualmente, i due sono raramente studiati insieme, "dice Jarecke.

Questo recente studio ha concluso che il livello e la saturazione dell'acqua hanno influenzato le emissioni di metano più del tipo di specie vegetale. Mentre le emissioni di metano differivano tra i mesocosmi di laboratorio con piantaggine d'acqua e i mesocosmi con asclepiade di palude, le emissioni di metano non differivano nei mesocosmi di campo con ciascuna delle due specie. Nel campo, la saturazione del suolo ha avuto un effetto maggiore sulle emissioni di metano.

Trovare specie vegetali che riducano la produzione microbica di metano potrebbe essere una chiave per una migliore gestione delle zone umide. Per esempio, le piante che forniscono ossigeno alla zona di radicazione possono sopprimere la produzione microbica di metano. Inoltre, sono necessarie ricerche future per capire come la variazione della saturazione del suolo influisca sulle emissioni di metano. Queste informazioni potrebbero essere preziose per la progettazione di una topografia delle zone umide che crei condizioni idrologiche per un maggiore stoccaggio del carbonio e una riduzione delle emissioni di metano.

La ricerca futura potrebbe concentrarsi su periodi di tempo più lunghi. "Le emissioni di metano probabilmente cambieranno man mano che le zone umide ripristinate maturano, " dice Jarecke. "Materia organica dai sistemi di root, piante in decomposizione e altri materiali si accumuleranno. Questo aiuta a ripristinare la stabilità idrologica. Altre ricerche indicano che possono essere necessari solo pochi anni per ripristinare gli aspetti idrologici di una zona umida ripristinata. Però, gli aspetti biogeochimici e della biodiversità possono richiedere decenni o più per riprendersi".

Questa ricerca è stata pubblicata su Giornale della Soil Science Society of America .