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Agricoltura moderna
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La coltivazione del riso è una voce importante per le emissioni di gas serra. Un alimento base per più della metà della popolazione mondiale, il riso viene quasi sempre coltivato in risaie allagate, contribuendo all'11% di tutto il metano legato all'uomo nell'atmosfera. Ciò equivale a quasi 40 milioni di tonnellate di metano all'anno.
La fonte di quel metano è prodotta da batteri che prosperano nelle risaie, ma gli scienziati hanno scoperto una strana forma di vita elettrica che potrebbe ridurre significativamente gli attuali impatti ambientali. Questa forma di vita, nota come batterio del cavo, è stata identificata per la prima volta nell'oceano e recentemente è stata trovata crescere naturalmente nei campi tra le radici di riso in Asia e negli Stati Uniti. Gli scienziati stanno quindi cercando di capire quali condizioni favoriscono i batteri dei cavi, che potrebbero essere un punto di svolta per la riduzione delle emissioni.
I batteri dei cavi, che conducono l'elettricità, frenano la produzione di metano nel suolo. Nel 2020, i ricercatori hanno scoperto che i batteri dei cavi hanno ridotto le emissioni di metano del 93% nel terreno di laboratorio dove si coltivava il riso. I batteri dei cavi hanno sconvolto l'equilibrio di potere nella comunità dei microbi del suolo e i batteri produttori di metano sono stati i perdenti schiaccianti.
La produzione di metano è inefficiente per i batteri; se c'è un'alternativa, la prenderanno.
“La produzione di metano è l'ultima risorsa della comunità microbica. Quando [i microbi] non possono fare nient'altro, producono metano", afferma il microbiologo Derek Lovley di UMass Amherst.
I batteri del cavo sono lunghi e sottili, i loro corpi sono larghi solo una cellula. Se visti al microscopio, brillano come capelli spettrali che scorrono dalle radici di riso. Il modo in cui controllano il metano è cambiando la chimica del suolo. I batteri dei cavi aumentano i solfati benefici nel terreno e mantengono quel livello stabile, non è necessaria alcuna integrazione di solfato. Non danneggiano direttamente i produttori di metano, ma creano condizioni che li spiazzano.
I microbi sono altamente competitivi tra loro e quando un tipo fiorisce, gli altri spesso si estinguono. Se l'erba del tuo prato è sana, è più difficile che le erbacce prendano piede rispetto al terreno nudo, lo stesso vale per i microbi. Ecco perché alcune persone assumono integratori probiotici per mantenere il proprio intestino sano. Allo stesso modo, quando i batteri dei cavi prosperano nel suolo, alimentano i batteri che consumano i solfati, escludendo i concorrenti che altrimenti produrrebbero metano.
Come vantaggio collaterale, i batteri dei cavi sono rispettosi del riso perché rimuovono i solfuri dal terreno. Vincent Scholz è un elettromicrobiologo presso l'Università di Aarhus in Danimarca che ha partecipato a entrambi gli studi sopra menzionati. Mentre il solfato è un nutriente per le piante, dice Scholz, il solfuro è una tossina vegetale e deprime i raccolti di grano. Ed è una strada a doppio senso:le piante di riso aiutano anche i batteri via cavo facendo passare l'ossigeno disciolto ai batteri via cavo attraverso le loro strutture radicali.
Ma sapere come funzionano i batteri dei cavi con la loro magia è solo una parte della soluzione. Quali condizioni rendono pronto un cavo per risaia?
I ricercatori stanno studiando le condizioni che favoriscono i batteri dei cavi. Ad esempio, i batteri dei cavi si comportano meglio quando le risaie vengono continuamente allagate - pratica standard negli Stati Uniti - o quando le risaie vengono prosciugate e allagate a intermittenza? Di quanto ossigeno hanno bisogno?
La questione dell'allagamento intermittente delle risaie è sul tavolo da diversi anni, non solo a causa dei batteri dei cavi. In uno studio del 2018, la bagnatura e l'essiccazione alternative hanno ridotto le emissioni di metano fino al 90%. Uno studio del 2020 ha rilevato che la bagnatura e l'essiccazione alternate hanno ridotto i gas serra netti, non solo il metano, di circa il 22%. Se questo vantaggio potesse essere combinato con una popolazione sana di batteri dei cavi, il riso sarebbe molto più rispettoso del clima.
Scholz afferma che la gestione dell'acqua è fondamentale. I batteri dei cavi sono schizzinosi riguardo all'esposizione all'ossigeno. Sono stressati se lasciati all'aria aperta, ma hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere. Il trucco sta nel trovare una via di mezzo che favorisca i batteri dei cavi e le robuste rese del riso. Un ulteriore esame della gestione dell'acqua è probabilmente la prossima strada per la ricerca agricola sui batteri dei cavi.
Un nuovo studio dalla Cina dimostra che i batteri dei cavi prosperano quando è disponibile più ossigeno nell'acqua. I batteri dei cavi nell'acqua ricca di ossigeno erano più robusti, si riproducevano più velocemente e crescevano più in profondità nel terreno. Gli studi sul campo potrebbero basarsi su questo risultato promettente per testare l'aggiunta di ossigeno all'acqua nelle risaie. L'acqua può essere ossigenata in modi a bassa tecnologia, quindi il metodo non deve essere costoso. La bagnatura e l'essiccazione alternative possono anche aumentare i livelli di ossigeno nel suolo.
Una volta che gli scienziati avranno stabilito le condizioni ideali di acqua e ossigeno, ci dovrebbero essere poche sfide tecniche nell'uso dei batteri dei cavi per ridurre le emissioni di metano nella coltivazione del riso. Gli agricoltori le cui risaie contenevano batteri dei cavi nativi potrebbero creare condizioni che aiutano questi batteri benefici a crescere. Gli agricoltori senza batteri dei cavi potrebbero seminarli nel terreno durante la preparazione del campo.
Scholz, che ha coltivato batteri dei cavi in Germania e Danimarca, afferma che sono "molto facili" da coltivare. Il suo collega, Lars Peter Nielsen, che ha scoperto i batteri dei cavi, aggiunge che puoi coltivare "un chilometro di batteri dei cavi in un centimetro cubo, ed è molto".
Nielsen mette in guardia dall'andare avanti nella ricerca, tuttavia. C'è ancora molto da imparare sui batteri dei cavi. "E", dice Nielsen, "siamo ancora scioccati".
