Ogni goccia di acqua dolce contiene migliaia di diverse molecole organiche che prima erano passate inosservate. Misurando la diversità di queste molecole e il modo in cui interagiscono con l'ambiente che le circonda, la ricerca ha rivelato un mondo invisibile che influisce sul funzionamento degli ecosistemi di acqua dolce e può contribuire alle emissioni di gas serra.

Piccoli laghi poco profondi dominano l'area d'acqua dolce del mondo, e i sedimenti al loro interno producono già almeno un quarto di tutta l'anidride carbonica, e più di due terzi di tutto il metano rilasciato dai laghi nella nostra atmosfera. La nuova ricerca, pubblicato sulla rivista PNAS , suggerisce che il cambiamento climatico può far aumentare i livelli di gas serra emessi dai laghi settentrionali d'acqua dolce tra 1,5 e 2,7 volte.

"Quello che abbiamo tradizionalmente chiamato 'carbonio' ​​in acqua dolce si rivela essere una miscela super-diversa di diverse molecole organiche a base di carbonio, " ha affermato il Dr. Andrew Tanentzap del Dipartimento di Scienze delle piante di Cambridge, che ha condotto la ricerca. "Abbiamo misurato il 'carbonio' ​​nell'acqua dolce come proxy per qualsiasi cosa, dalla qualità dell'acqua alla produttività degli ecosistemi di acqua dolce. Ora ci siamo resi conto che è importante la diversità di questo mondo invisibile di molecole organiche".

Mentre il clima si riscalda, la copertura vegetale è in aumento nelle foreste delle latitudini settentrionali. Simulando questo effetto in due laghi dell'Ontario, Canada, lo studio ha trovato una maggiore diversità di molecole organiche, molecole contenenti carbonio all'interno della loro struttura, che entrano nell'acqua nella materia rilasciata da piante e alberi vicini.

Le molecole organiche sono una fonte di cibo per i microbi nei sedimenti lacustri, che li scompongono e rilasciano anidride carbonica e metano come sottoprodotti. Livelli crescenti di molecole organiche possono quindi aumentare l'attività microbica e produrre più gas serra.

Poiché gli stessi microbi possono produrre gas serra da molte diverse molecole organiche, è stato dimostrato che la diversità delle molecole organiche è più strettamente legata ai livelli di concentrazione di gas serra rispetto alla diversità dei microbi. Inoltre, un'elevata diversità di molecole organiche può elevare le concentrazioni di gas serra nelle acque perché ci sono più molecole che possono essere scomposte dalla luce solare che penetra nell'acqua.

Per condurre la ricerca, i contenitori sono stati riempiti con diversi rapporti di rocce e materiale organico - costituiti da rifiuti di latifoglie e conifere provenienti da foreste vicine - e immersi nelle acque poco profonde dei due laghi. Analisi dei campioni due mesi dopo, utilizzando le tecniche della spettrometria di massa ad altissima risoluzione e del sequenziamento del DNA di nuova generazione, ha mostrato che la diversità delle molecole organiche era correlata con la diversità delle comunità microbiche nell'acqua, e che la diversità di entrambi aumentava all'aumentare della quantità di materia organica.

La previsione accurata delle emissioni di carbonio dai sistemi naturali è fondamentale per l'affidabilità dei calcoli utilizzati per comprendere il ritmo del cambiamento climatico, e gli effetti di un mondo più caldo.

"Il cambiamento climatico aumenterà la copertura forestale e cambierà la composizione delle specie, con conseguente maggiore varietà di foglie e rifiuti vegetali che cadono nei corsi d'acqua. Abbiamo scoperto che il conseguente aumento della diversità delle molecole organiche nell'acqua porta a maggiori concentrazioni di gas serra, " ha affermato Tanentzap. "Comprendere queste connessioni significa che potremmo cercare modi per ridurre le emissioni di carbonio in futuro, ad esempio modificando le pratiche di gestione del territorio".

Cambiare la vegetazione intorno alle aree di acqua dolce potrebbe cambiare le molecole organiche che finiscono nell'acqua. Il team sta ora ampliando il proprio studio prelevando campioni da 150 laghi in tutta Europa, comprendere le più ampie conseguenze ecologiche della diversità delle molecole organiche nei sistemi naturali di acqua dolce.