La respirazione del suolo – il processo con cui anidride carbonica (CO₂) viene rilasciata dal terreno in atmosfera attraverso attività microbiche e radicali – è una delle componenti chiave del ciclo globale del carbonio. Nelle foreste tropicali, questo flusso è particolarmente rilevante: tali ecosistemi scambiano più CO₂ con l’atmosfera di qualsiasi altro bioma terrestre. Tuttavia, l’effetto del riscaldamento climatico su questi processi rimane poco compreso, soprattutto nei tropici. Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications da Tana Wood e colleghi ha colmato questa lacuna con un esperimento di riscaldamento in situ condotto nella foresta pluviale di Luquillo, Porto Rico.
I risultati dimostrano che l’aumento della temperatura di soli 4 °C può portare a una crescita drastica dei flussi di CO₂ dal suolo, ben oltre le attese e con potenziali conseguenze di grande portata per il futuro climatico del pianeta.
L’esperimento TRACE in Porto Rico
Il progetto, denominato Tropical Responses to Altered Climate Experiment (TRACE), ha coinvolto sei parcelle di 12 m²: tre riscaldate con pannelli a infrarossi e tre di controllo. Le parcelle erano posizionate a diverse altitudini locali (Lower, Mid e Upper slope) per valutare il ruolo della topografia. Il riscaldamento è stato mantenuto per un anno intero, con un aumento medio di 3,7–4,0 °C rispetto ai controlli, monitorando la respirazione del suolo a intervalli di mezz’ora. In totale, sono stati raccolti 57.450 dati di flusso di CO₂.
Risultati principali
- Incremento della respirazione del suolo: i flussi di CO₂ sono risultati dal 42% al 204% più alti nei plot riscaldati rispetto ai controlli. L’effetto maggiore è stato osservato nella parcella di Upper slope, con valori senza precedenti in letteratura.
- Emissioni aggiuntive di carbonio: i plot riscaldati hanno rilasciato tra 6,5 e 81,7 Mg di CO₂-C per ettaro all’anno in più rispetto ai controlli, valori paragonabili o superiori all’intera produttività primaria netta di ecosistemi temperati come le praterie o le foreste decidue.
- Radici e microbi: dopo sei mesi di riscaldamento, la biomassa radicale fine viva si è ridotta del 32% nei plot riscaldati. Parallelamente, la biomassa microbica del suolo è aumentata di oltre il 50%, indicando un ruolo centrale dei microrganismi nel maggiore rilascio di CO₂.
- Sensibilità termica ridotta ma flussi più alti: la sensibilità della respirazione alla temperatura (Q10) è diminuita del 71,7% nei suoli riscaldati, segnalando un adattamento microbico. Tuttavia, i tassi di respirazione di base sono rimasti molto più elevati, suggerendo una funzione metabolica spostata verso regimi più alti e stabili di emissione.
Meccanismi e fattori di controllo
I dati mostrano che gli effetti del riscaldamento sono stati modulati anche da:
- Umidità del suolo: nelle parcelle di Lower e Mid slope, i terreni si sono asciugati con il riscaldamento, riducendo parzialmente la respirazione. Al contrario, in Upper slope il suolo è diventato più umido, probabilmente per modifiche alla lettiera e ai flussi idrologici, amplificando le emissioni.
- Variabilità spaziale: oltre ai valori medi elevati, sono stati osservati picchi improvvisi di respirazione molto al di sopra della media, confermati come reali e non dovuti a errori strumentali.
Implicazioni globali
Questi risultati contestano il paradigma secondo cui le foreste tropicali sarebbero relativamente insensibili al riscaldamento. Al contrario, indicano che un clima più caldo potrebbe trasformarle da pozzi di carbonio a fonti rilevanti di CO₂. Il fatto che la risposta osservata (42–204%) superi di gran lunga quella registrata in foreste temperate e boreali (12–31%) solleva seri dubbi sulla capacità dei modelli climatici attuali di prevedere correttamente i feedback del ciclo del carbonio ai tropici.
Lo studio evidenzia un potenziale rilascio massiccio e inatteso di carbonio dai suoli tropicali in scenari di riscaldamento globale. Se confermati in altre tipologie di foreste tropicali, questi processi potrebbero alterare significativamente le traiettorie climatiche previste, rendendo ancora più urgente integrare nei modelli globali dati empirici da esperimenti sul campo come TRACE. La ricerca pone una sfida cruciale: comprendere i meccanismi alla base di queste dinamiche – dalla composizione microbica alle interazioni radici-suolo – per prevedere con maggiore precisione il futuro ruolo delle foreste tropicali nel sistema climatico terrestre.
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