Come il cambiamento climatico sta influenzando i microbiomi del suolo

La maggior parte delle creature usate per illustrare la tragedia del cambiamento climatico sono della varietà familiare:gli orsi polari. Farfalle monarca. Tartarughe marine. Il nostro suolo, tuttavia, è spesso trascurato:pullula di miliardi di organismi microscopici che costituiscono l'ambiente più ricco di biodiversità sulla Terra. Come tutti gli esseri viventi, anche loro sono influenzati dai cambiamenti climatici.

C'è un fatto che viene spesso menzionato quando le persone parlano di suolo:ci sono più microrganismi in un cucchiaino di terreno sano di quante persone ci siano sulla Terra.

La matrice delle creature viventi che riciclano la vita vegetale e animale è incredibilmente complessa, con batteri, protozoi, funghi, attinomiceti, nematodi e altri che interagiscono in innumerevoli modi, in gran parte non mappati. E quindi, in che modo la siccità, l'eccesso di precipitazioni, il caldo e l'aumento di CO2 potrebbero influenzare queste relazioni?

I microrganismi del suolo sono il fondamento di tutta la vita sulla terra, quindi è una domanda vitale per tutti. Se i microbi sono fuori controllo, lo sarà anche tutto il resto. Ma per gli agricoltori, è particolarmente cruciale. L'agricoltura convenzionale, con i suoi input chimici e il degrado del suolo, sbilancia già i microrganismi ei loro ecosistemi, con effetti disastrosi a lungo termine sui raccolti. Il cambiamento climatico potrebbe aggravare enormemente il problema.

Esattamente come sarà non è chiaro. Con il cambiamento delle condizioni meteorologiche e di crescita, i batteri e i funghi che aiutano le piante ad assorbire i nutrienti, ad esempio, potrebbero cambiare il loro equilibrio con i microbi meno benefici? Gli agenti patogeni esistenti potrebbero diventare più potenti? Potrebbe esserci anche una moria di massa?

"Qualunque cosa accada, probabilmente non sarà estremo", afferma Jennifer Martiny, professoressa di ecologia presso la UC Irvine che si concentra sulla diversità microbica. “I microbi non si estingueranno. Sono molto adattabili; probabilmente sopravviveranno.

Ma oltre a ciò, afferma Martiny, mentre è certo che i microrganismi saranno colpiti, nessuno sa esattamente come. “La composizione dei microbi cambierà con il cambiamento climatico. Influirà sul funzionamento", dice. "Ma prevederlo è piuttosto difficile."

Ci sono una serie di ragioni per questa incertezza. Il più grande è l'incredibile complessità del microbioma del suolo e la rete di relazioni lì. I funghi interagiscono con altri tipi di funghi, con i batteri, con gli organismi unicellulari chiamati protisti, con le radici delle piante, e tutto è invisibile ad occhio nudo. Gli sforzi dei ricercatori per delineare quella gamma di connessioni sono ancora in una fase molto basilare.

Di Taigi, Shutterstock.

E poi c'è il fatto che i microrganismi del suolo scompongono la materia organica vegetale e immagazzinano il carbonio risultante nel suolo o lo rilasciano nell'atmosfera come anidride carbonica. Se il cambiamento climatico accelera la loro respirazione di CO2, potrebbe creare un circolo vizioso che esacerba gli effetti climatici. Potrebbe verificarsi anche il contrario, il che significa che i microbi potrebbero smorzare gli effetti del cambiamento climatico immagazzinando più carbonio nel sottosuolo.

Determinare cosa potrebbe accadere in caso di aumento della CO2 atmosferica - o altri fattori come maggiore calore e più o meno acqua del solito - presenta un altro livello di difficoltà:queste condizioni sono difficili da imitare in un contesto di ricerca a lungo termine. E gli esperimenti che sono stati fatti hanno avuto luogo in gran parte in ambienti naturali come foreste e praterie, non in ambienti agricoli.

Gli scienziati hanno fatto alcune osservazioni su come i microbi del suolo rispondono alle nuove condizioni legate al cambiamento climatico. Un colloquio di esperti provenienti da tutto il paese si è riunito virtualmente a novembre per discutere l'argomento. Un successivo rapporto ha stabilito che il riscaldamento climatico può ridurre la diversità dei microbi, aumentare la complessità delle loro relazioni e accelerare la decomposizione della materia organica del suolo. È probabile che emergano nuovi agenti patogeni.

Tuttavia, i ricercatori avevano un avvertimento:questi risultati potrebbero non essere applicabili a tutto il suolo. Dopotutto, la composizione dei microbi in una fattoria potrebbe essere totalmente diversa da quella di un'altra. "Dipende dal suolo, sempre", afferma Janet Jansson, capo scienziata per la biologia presso il Pacific Northwest National Laboratory e partecipante al colloquio.

Ma Jansson sottolinea che, in generale, i microbi tendono ad essere adattabili. "C'è una cosa divertente con i microrganismi:se dai loro un cambiamento nell'ambiente, nelle risorse o nelle condizioni, in qualche modo trovano la loro strada", dice. "Puoi avere un numero basso di alcuni e, date le giuste condizioni, inizieranno a prosperare".

Jennifer Pett-Ridge, una scienziata senior del personale che studia l'ecologia microbica del suolo presso il Lawrence Livermore National Laboratory, è d'accordo. "Ogni microrganismo ha una serie di trucchi... è cablato da eseguire, uno spazio di tratto funzionale definito", spiega. "Quindi ecco un organismo in grado di gestire [basso livello di ossigeno] quando è allagato, o un altro in grado di gestire un basso potenziale idrico". Finché c'è una vasta gamma di microbi nel terreno, alcuni di loro prospereranno in nuove condizioni.

Quindi, nonostante tutta l'incertezza su come i microrganismi del suolo risponderanno ai cambiamenti climatici, c'è in realtà una risposta facile ai coltivatori che potrebbero esserne preoccupati:puntare a un suolo popolato da un gruppo eterogeneo di microbi.

Potrebbe sembrare difficile da confermare senza un microscopio, ma gli scienziati dicono che in realtà è intuitivo. Concentrati sulla costruzione di un terreno sano e la diversità verrà naturalmente. E lo stesso suolo sano, diverso o meno, conferirà i propri vantaggi di fronte al cambiamento climatico.

Si scopre che anche le conversazioni degli ultimi dieci anni sulla salute del suolo e sull'agricoltura rigenerativa sono nel segno quando si tratta di cambiamenti climatici.

“La salute del suolo è davvero la base di un sistema agricolo resiliente. È la base", afferma Matt Wallenstein, ex capo del dipartimento di scienze del suolo e delle colture presso la Colorado State University e attuale scienziato capo del suolo presso l'azienda agricola Syngenta.

Costruire un sistema agricolo resiliente significa coltivare tante piante diverse, perché ognuna offre qualcosa di diverso ai microbi. Anche evitare i pesticidi è fondamentale, poiché possono spazzare via alcuni di questi minuscoli organismi.

Una veduta aerea di campi con diverse colture. Di YueStock, Shutterstock.

Significa anche disturbare il terreno il meno possibile. Tra gli altri vantaggi, gli agricoltori che coltivano la loro terra solo superficialmente o per niente aiutano a mantenere le micorrize, un fungo benefico che collega le radici delle piante con sostanze nutritive e altri microbi. Alcune ricerche hanno dimostrato che i funghi micorrizici possono aiutare una pianta a mantenere la produttività di fronte alla siccità.

Diversi ricercatori enfatizzano pratiche diverse. “Se voglio mantenere i miei microbi felici, cosa posso fare? Penso che dipenda dalla materia organica del suolo, che tende a tamponare il sistema", afferma Daniel Buckley, ecologista microbico alla Cornell University. Raccomanda l'uso stagionale di colture di copertura. Altri affermano che le applicazioni regolari del compost sono fondamentali.

Alcune aziende, tra cui Syngenta, hanno sviluppato probiotici o bioinoculanti che utilizzano microbi benefici. Mentre questi potrebbero essere potenzialmente utili per aumentare l'attività microbica naturale di fronte ai cambiamenti climatici, la ricerca sulla loro efficacia non è decisiva.

Per ora, il modo migliore per prepararsi agli effetti del cambiamento climatico sui microrganismi è nutrire il suolo nel miglior modo possibile. "I microbi sono i nostri alleati, un amico del contadino", afferma Wallenstein. "Finché ci prendiamo cura di loro attraverso una buona amministrazione e gestione dei nostri terreni, faranno la loro parte nel sostenere la salute delle piante".