I ricercatori che studiano un gruppo di microbi diffusi ma spesso trascurati hanno identificato un ciclo di feedback climatico che potrebbe accelerare il cambiamento climatico. Ma non sono tutte cattive notizie: questa arriva con un segnale di preallarme.
Utilizzando una simulazione al computer, un team di scienziati della Duke University e dell’Università della California, Santa Barbara, ha mostrato che la maggior parte del plancton oceanico del mondo e molte altre creature unicellulari nei laghi, nelle torbiere e in altri ecosistemi potrebbero varcare una soglia dove invece di assorbendo anidride carbonica, iniziano a fare il contrario. Ciò è dovuto al modo in cui il riscaldamento influisce sul loro metabolismo.
Poiché l’anidride carbonica è un gas serra, ciò a sua volta potrebbe far aumentare ulteriormente le temperature, un ciclo di feedback positivo che potrebbe portare a un cambiamento incontrollato, in cui piccole quantità di riscaldamento hanno un impatto enorme.
Ma monitorando attentamente l’abbondanza di questi organismi, potremmo essere in grado di anticipare il punto critico prima che arrivi qui, riferiscono i ricercatori in uno studio pubblicato il 1 giugno sulla rivista Ecologia funzionale.
Nel nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati su un gruppo di minuscoli organismi chiamati mixotrofi, così chiamati perché mescolano due modalità di metabolismo: possono fotosintetizzare come una pianta o cacciare il cibo come un animale, a seconda delle condizioni.
“Sono come le trappole per mosche di Venere del mondo microbico”, ha detto il primo autore Daniel Wieczynski, un associato post-dottorato alla Duke.
Durante la fotosintesi assorbono anidride carbonica, un gas serra che intrappola il calore. E quando mangiano, rilasciano anidride carbonica. Questi organismi versatili non sono considerati nella maggior parte dei modelli di riscaldamento globale, ma svolgono un ruolo importante nella regolazione del clima, ha affermato l’autore senior Jean P. Gibert di Duke.
La maggior parte del plancton nell’oceano — cose come diatomee, dinoflagellati — sono mixotrofi. Sono comuni anche nei laghi, nelle torbiere, nei terreni umidi e sotto le foglie cadute.
“Se dovessi andare allo stagno o al lago più vicino e raccogliere una tazza d’acqua e metterla sotto un microscopio, probabilmente troverai migliaia o addirittura milioni di microbi mixotrofici che nuotano intorno”, ha detto Wieczynski.
“Poiché i mixotrofi possono sia catturare che emettere anidride carbonica, sono come ‘interruttori’ che potrebbero aiutare a ridurre il cambiamento climatico o peggiorarlo”, ha detto la coautrice Holly Moeller, assistente professore all’Università della California, a Santa Barbara.
Per capire come questi impatti potrebbero aumentare, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico per prevedere come i mixotrofi potrebbero spostarsi tra diverse modalità di metabolismo man mano che il clima continua a riscaldarsi.
I ricercatori hanno eseguito i loro modelli utilizzando un intervallo di temperatura di 4 gradi, da 19 a 23 gradi Celsius (66-73 gradi Fahrenheit). È probabile che le temperature globali aumentino di 1,5 gradi Celsius rispetto ai livelli preindustriali entro i prossimi cinque anni e siano in procinto di superare da 2 a 4 gradi prima della fine di questo secolo.
L’analisi ha mostrato che più fa caldo, più i mixotrofi si affidano al consumo di cibo piuttosto che al proprio tramite la fotosintesi. Mentre lo fanno, spostano l’equilibrio tra carbonio in ingresso e carbonio in uscita.
I modelli suggeriscono che, alla fine, potremmo vedere questi microbi raggiungere un punto critico, una soglia oltre la quale passano improvvisamente da deposito di carbonio a fonte di carbonio, con un netto effetto di riscaldamento invece che di raffreddamento.
Questo punto critico è difficile da annullare. Una volta superata quella soglia, ci vorrebbe un raffreddamento significativo – più di un grado Celsius – per ripristinare i loro effetti di raffreddamento, suggeriscono i risultati.
Ma non sono tutte cattive notizie, hanno detto i ricercatori. I loro risultati suggeriscono anche che potrebbe essere possibile individuare questi cambiamenti in anticipo, se prestiamo attenzione ai cambiamenti nell’abbondanza di mixotrofi nel tempo.
“Proprio prima di un punto critico, le loro abbondanze iniziano improvvisamente a fluttuare selvaggiamente”, ha detto Wieczynski. “Se andassi in natura e vedessi un improvviso cambiamento da abbondanze relativamente costanti a rapide fluttuazioni, sapresti che sta arrivando.”
Se il segnale di allerta precoce è rilevabile, tuttavia, può dipendere da un altro fattore chiave rivelato dallo studio: l’inquinamento da nutrienti.
Gli scarichi dagli impianti di trattamento delle acque reflue e il deflusso da fattorie e prati con fertilizzanti chimici e rifiuti animali possono inviare sostanze nutritive come nitrati e fosfati nei laghi, nei corsi d’acqua e nelle acque costiere.
Quando Wieczynski e i suoi colleghi hanno incluso quantità maggiori di tali nutrienti nei loro modelli, hanno scoperto che l’intervallo di temperature su cui si verificano le fluttuazioni rivelatrici inizia a ridursi fino a quando il segnale scompare e il punto critico arriva senza alcun preavviso.
Le previsioni del modello devono ancora essere verificate con osservazioni del mondo reale, ma “sottolineano il valore dell’investimento nella diagnosi precoce”, ha affermato Moeller.
“I punti critici possono essere di breve durata e quindi difficili da catturare”, ha detto Gibert. “Questo documento ci fornisce un’immagine di ricerca, qualcosa a cui prestare attenzione e rende questi punti critici – per quanto fugaci possano essere – più probabilità di essere trovati”.
Questa ricerca è stata supportata da sovvenzioni della Simons Foundation (689265), della National Science Foundation (1851194) e del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DE-SC0020362).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
