Cosa fa respirare meglio il suolo

La vita nascosta sotto i nostri piedi

Un solo grammo di suolo può contenere un miliardo di batteri. Insieme ai funghi e agli altri microrganismi presenti nel suolo, questi batteri decompongono parti di piante morte, resti di animali e pezzi di radici. Metabolizzano il materiale organico morto e rilasciano CO₂. Questo processo, noto come respirazione del suolo, è una componente centrale del ciclo globale del carbonio. Ma come avviene esattamente il rilascio di CO₂? E cosa lo influenza? Fino ad oggi, il numero di microrganismi (in breve, dei microbi) era considerato un fattore decisivo. Più microbi, più respirazione: questa era l’equazione. “Si è sempre pensato che i microbi del suolo possano moltiplicarsi molto rapidamente, quasi in modo esponenziale, in determinate condizioni”, spiega la microbiologa Magdalena Nagler. “Questo spiegava l’aumento della respirazione del suolo, cioè valori maggiori di emissioni di CO₂”. Tuttavia, lo studio di Nagler dimostra che questa ipotesi non regge. Il fattore decisivo è la reale attività e anche l’efficienza da parte dei microbi nell’usare il carbonio.

Contare le cellule non basta

In uno studio sul campo nei prati alpini dell’Alto Adige, Nagler ha combinato le misurazioni di CO₂ con analisi genetiche dei microbi del suolo. Ha isolato in modo specifico solo il DNA di cellule vive e intatte per evitare di includere inavvertitamente il DNA di organismi morti, un’insidia comune nelle ricerche precedenti. “Il problema è che il DNA può essere presente anche se il microrganismo non c’è più”, spiega Nagler. “Quando un microrganismo muore, si disintegra e il suo DNA viene rilasciato. Non è più all’interno di una cellula, ma è ancora nel terreno e può persistere per molto tempo”. Nagler ha rimosso questa parte extracellulare del DNA ambientale dai campioni di terreno e ha analizzato solo il DNA intracellulare dei microbi più o meno attivi. Il risultato: anche con un numero simile di microbi, i valori di CO₂ misurati differivano notevolmente, a seconda e CO₂ viene rilasciata per ogni copia genica quantificata. Ed è stato proprio questo valore a rivelarsi decisivo.

Dormienza e risveglio

Nel suo lavoro di ricerca, Nagler è riuscita a dimostrare che anche i microbi del suolo entrano in uno “stato di sonno” noto come dormienza, per un breve periodo, ad esempio di notte. Pur essendo presenti, non sono attivi dal punto di vista metabolico quando le condizioni sono sfavorevoli. Non appena l’umidità, il calore e la luce solare sono sufficienti, si “svegliano”, diventano attivi e iniziano a respirare. È sorprendente notare che, a causa della maggiore luce solare, i siti con una forte pendenza hanno mostrato un’attività microbica significativamente più elevata rispetto ai siti più pianeggianti. Anche fattori come il valore del pH o il rapporto carbonio-azoto nel suolo hanno influenzato la respirazione, modificando non la presenza di certe specie microbiche, ma i livelli di attività all’interno della stessa comunità.

Base per migliorare i modelli climatici

Lo studio non rappresenta solo un progresso metodologico. I risultati sono importanti anche per comprendere meglio gli effetti dei cambiamenti climatici sui flussi di carbonio nel suolo nelle aree montane. In questo habitat, in particolare, esistono molte condizioni microclimatiche diverse in un’area molto piccola. Questo rende difficile sviluppare modelli climatici su larga scala. Tuttavia, incorporando le dinamiche microbiche, si possono migliorare le previsioni delle emissioni di carbonio nel suolo e valutare meglio gli effetti del riscaldamento globale sui suoli e sugli ecosistemi. Ad esempio, come i periodi di siccità o le ondate di calore influenzano il rilascio di CO₂. In un altro esperimento, Nagler ha manipolato i campioni di suolo in laboratorio, facendo seguire brevi periodi di umidità a un periodo di siccità. Questo ha portato a improvvise emissioni di CO₂ senza però avere effetti sulle comunità microbiche. Questo fenomeno è noto come “effetto Birch”, e può essere compreso meglio da questo nuovo punto di vista.

Conclusione: l’attività è fondamentale

Lo studio di Magdalena Nagler porta una nuova prospettiva, finora sottovalutata, nella ricerca sul suolo: non è solo il numero e la tassonomia di microbi presenti che conta per il rilascio di CO₂, ma soprattutto quanto sono efficienti e attivi, un parametro che ora è relativamente facile da misurare attraverso il metodo introdotto da Nagler. Se capiamo cosa fa scattare l’interruttore tra la dormienza e l’attività dei microbi, possiamo anche capire meglio come il suolo reagisca ai cambiamenti climatici. Dovremmo quindi rallentare l’attività microbica per ridurre le emissioni? “Sicuramente non dobbiamo iniziare dalla respirazione del suolo per ridurre la CO₂. La respirazione del suolo è utile, è la prova di un suolo sano ed è fondamentale per la buona crescita di piante e alberi: la base del nostro cibo e di tutta la vita sulla terra”, spiega Nagler.