Lungo il gradiente di disgelo, l'acqua superficiale è di un rosso ruggine, causata da microbi che rilasciano composti di ferro e carbonio Credit:Monique Patzner
Un nuovo studio basato sul campionamento scientifico di un pozzo di carbonio arrugginito in una torbiera di permafrost in Svezia ha rivelato che i minerali di ferro non riescono a intrappolare il carbonio organico, una vasta fonte di CO 2 e metano non inclusi nelle previsioni sul riscaldamento globale.
Lo studio, condotti da ricercatori delle Università di Tubinga e Bristol hanno condotto il loro sito di indagine a Stordalen mire, Abisko, La Svezia appare in Comunicazioni sulla natura oggi.
Circa un quarto del suolo nell'emisfero settentrionale è permanentemente ghiacciato. Si stima che queste aree contengano circa il doppio di carbonio rispetto all'attuale atmosfera mondiale. Però, questi suoli di permafrost si stanno scongelando sempre più man mano che la Terra diventa più calda.
Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Andreas Kappler, e Monique Patzner del Center for Applied Geoscience, e il dottor Casey Bryce, ora all'Università di Bristol, in collaborazione con il professor Thomas Borch alla Colorado State University, studiato il modo in cui questo sviluppo colpisce i microrganismi nel suolo. Hanno lavorato sul presupposto che lo scongelamento aumenta la disponibilità di carbonio organico da elaborare per i microrganismi, a sua volta rilasciando grandi quantità di anidride carbonica e metano. Questi gas accelerano l'effetto serra, portando a un ulteriore scongelamento del permafrost in un circolo vizioso.
L'aumento delle temperature porta al collasso dei suoli di permafrost intatti, con conseguenti smottamenti e formazione diffusa di zone umide. In questo ultimo studio, il team ha studiato cosa succede al carbonio intrappolato nel terreno quando il permafrost si scioglie.
"Il materiale organico naturalmente presente nei campioni accumulato come torba in migliaia di anni. Con il disgelo del permafrost, i microbi si attivano e sono in grado di decomporre la torba, ", afferma il professor Kappler. "Sappiamo anche che i minerali di ferro preservano il carbonio organico dalla biodegradazione in vari ambienti e quindi potrebbero essere un pozzo di carbonio anche dopo che il permafrost si è scongelato". Il ferro reattivo è presente come una sorta di ruggine e potrebbe essere dovrebbe intrappolare il materiale organico in quello che gli scienziati chiamano un "pozzo di carbonio arrugginito".
Perforare il nucleo dello strato attivo della torbiera Credit:Monique Patzner
Là, sono stati prelevati campioni dell'acqua interstiziale del suolo e delle carote di perforazione dello strato attivo lungo un gradiente di disgelo del permafrost. Il team di ricerca ha esaminato la quantità di materiale organico legato ai minerali di ferro reattivi, quanto sono stabili queste associazioni Fe-C con il disgelo del permafrost, e se i microrganismi presenti potrebbero utilizzare il materiale come fonte di cibo ed energia. Il team ha anche effettuato esperimenti nel laboratorio di Tubinga.
Il team ha scoperto che i microrganismi sono apparentemente in grado di utilizzare il ferro come fonte di cibo, rilasciando così il carbonio organico legato nell'acqua del terreno. Ciò significa che il pozzo di carbonio arrugginito non può impedire al carbonio organico di fuoriuscire dal permafrost in disgelo. Sulla base dei dati disponibili da altre parti dell'emisfero settentrionale, i ricercatori si aspettano che i loro risultati saranno applicabili agli ambienti del permafrost in tutto il mondo.
L'autore principale della pubblicazione, Monique Patzner, riassume:"Il pozzo di carbonio arrugginito si trova solo nei terreni intatti del permafrost; questo pozzo si perde durante il disgelo del permafrost". Ora i ricercatori stanno cercando di scoprire come questo faciliti le emissioni di gas serra e quindi il riscaldamento globale. "Sembra che il carbonio precedentemente legato al ferro sia altamente biodisponibile e quindi, i batteri potrebbero metabolizzarlo immediatamente in emissioni di gas serra, " dice Patzner. "Questo è un processo che è attualmente assente dai modelli di previsione del cambiamento climatico e deve essere preso in considerazione".
Dottor Bryce, che sta continuando la sua ricerca all'interno della School of Earth Sciences dell'Università di Bristol, ha aggiunto:"Abbiamo identificato che la ruggine naturale intrappola il carbonio nelle torbiere artiche e potenzialmente inibisce il suo rilascio nell'atmosfera come gas serra. Tuttavia, quando il permafrost si scioglie, la ruggine viene dissolta dai batteri e il carbonio associato viene rilasciato. Questo studio rappresenta un entusiasmante progresso nella nostra comprensione di come le interazioni tra materia organica, metalli e microrganismi possono regolare la perdita di carbonio dalle torbiere con importanti conseguenze per i feedback climatici nell'Artico".
I ricercatori coinvolti in questo studio stanno ora esaminando come potrebbero stabilire l'identità dei microrganismi responsabili della perdita di minerali, il destino del carbonio liberato e le conseguenze per le emissioni di gas serra.
Il Dr. Bryce ha aggiunto:"Stiamo anche lavorando per stabilire come sono le interazioni dinamiche tra i minerali di ferro e il carbonio durante i cicli di congelamento-scongelamento o essiccazione-bagnatura. Stiamo anche utilizzando alcune delle lezioni apprese nell'Artico per le torbiere nel Regno Unito che sono attualmente vivendo un degrado estremo."
