Gli attuali dati sul cambiamento climatico contengono un errore clamoroso?

Secondo il microbiologo Peter Pollard sono state fortemente sottovalutate le emissioni di CO2 dell’acqua dolce

[12 marzo 2018]

Secondo Peter Pollard, un microbiologo australiano della  Griffith University, la microbiologia dell’acqua dolce è la chiave per comprendere come il ciclo globale del carbonio influenzi le emissioni di CO2 nell’atmosfera e questo è a sua volta essenziale realizzare accurati modelli del cambiamento climatico usati da scienziati, economisti e decisori politici di tutto il mondo per affrontare la più grande minaccia per il futuro della civiltà umana: il cambiamento climatico.

Pollard ha chiamato la sua ricerca, svolta sul campo su specchi di acqua dolce, “il carbonio mancante” e l’ha iniziata studiando chimica e microbiologia dell’acqua dolce e salata. Circa 15 anni fa, insieme ai suoi studenti, Pollard documentò l’interazione di fagi e batteri in una corso d’acqua inquinato, il fiume Bremer, vicino al campus della Griffith University, e la conseguente liberazione di CO2 nell’atmosfera. All’inizio il team australiano non poteva credere ai risultati; avevano coperto che le popolazioni di batteri infettati dai fagi raddoppiavano ogni 20-30 minuti e che questo processo rilasciava normi quantità di anidride carbonica. Come ha detto Pollard in una recente conferenza, «Nessuno mi credeva e anche io non ci credevo».

Infatti, sorprendentemente, la CO2 non veniva fissata, cioè convertita in carbonio organico della fotosintesi delle piante vascolari e delle alghe, e superava la catena alimentare. Invece, veneivano rilasciate nell’acqua enormi quantità di CO2: fino a mezzo tonnellata per chilometro di fiume.

In molti misero in discussione i dati di Pollard e anche lo stesso Pollard era molto perplesso, ma, secondo la matematica, stava aavvenendo e così Pollard ha cercato di capire se i batterei crescendo rilasciavano CO” a questi tassi fenomenali anche in acque meno inquinate che contengono quantità inferiori di detriti organici e carichi di nutrienti ricchi di carbonio e come i fagi li aiutassero a farlo.  Per farlo andò a Panama, poi sul Rio delle Amazzoni, nel lago Tahoe in California e nella zona dei laghi Laurentian del Canada e sul lago Ontario. Dopo aver raccolto e analizzato i dati provenienti dalle acque dolci di 17 Paesi, ha concluso che  in tutto il mondo i  batteri di acqua dolce potrebbero emettere 9 miliardi di tonnellate di CO2 all’anno, circa 4 volte di più delle stime scientifiche precedenti e quanto le emissioni annuali dei combustibili fossili.

Per usare un eufemismo, a molti questa  conclusione sembra piuttosto pazzesca: l’acqua dolce superficiale costituisce meno dell’1% delle acque superficiali totali della terra, e fino a quando non è arrivato Pollard con i suoi studi nessuno pensava che potesse produrre quantità così enormi di gas serra. Molti scienziati e alcuni microbiologi continuano a non crederci. Tuttavia, il lavoro di Pollard e di un certo numero di altri microbiologi sulle emissioni di gas serra prodotte dall’acqua dolce attira un certo interesse da parte degli scienziati che studiano il cambiamento climatico. Sebbene molti ricercatori abbiano studiato in che modo microbi, virus, fitoplancton, cianobatteri e batteri eterotrofi determinino la velocità con cui il carbonio si sposta attraverso gli ecosistemi globali, gran parte di queste ricerche si è concentrata su quale impatto abbia la microbiologia dei sistemi marini sull’ assorbimento e il rilascio di CO2 da parte degli oceani. F ino a poco tempo fa, il ruolo dei batteri delle acque dolci nel ciclo del carbonio è stato ampiamente trascurato.

Quasi tutta l’acqua dolce superficiale della terra si trova al di sopra del 43° parallelo, nei in laghi e fiumi temperati o freddi dell’emisfero settentrionale. Secondo le conoscenze convenzionali l’attività batterica di queste acque fredde oligotrofiche potrebbe contribuire solo in piccolissima parte alle emissioni globali di CO”, ma la ricerca di Pollard suggerisce un paio di fattori che potrebbero  favorire un’eccezionale emissione di CO2: unoè l’interazione stagionale dei virus con batteri nelle acque calde e ricche di nutrienti dei laghi settentrionali. Come praticamente ogni organismo vivente sul pianeta, diverse specie di batteri devono fare i conti con diversi tipi di virus che sono onnipresenti e che svolgono l’essenziale compito di tenere sotto controllo la crescita delle popolazioni di batteri. Pollard sottolinea che in un millilitro di acqua dolce ci sono 10 milioni di batteri, mentre il numero di fagi nello stesso campione è di un ordine di grandezza maggiore. I fagi infettano i batteri iniettando un frammento di materiale genetico all’interno delle loro cellule che quindi “dirotta” il DNA ospite per fargli fare copie dei fagi. La cellula batterica alla fine si rompe per rilasciare forse da 20 a 100 particelle virali che continuano a infettare altri batteri.  Quando le cellule batteriche si aprono per rilasciare i fagi e il carbonio organico disciolto (Doc, il DOC alimenta la rapida crescita di altre specie di batteri che a loro volta vengono attaccati dai fagi. Quindi poco del carbonio passa alla catena alimentare come avverrebbe invece senza il “cortocircuito” del fagi che deviano il carbonio nel sistema per sostenere e una maggiore crescita batterica.

Invece, in questa “rete alimentare” microbiologica separata di fagi e batteri, il carbonio viene rilasciato nell’atmosfera come CO2 o assorbito da altri batteri. Mentre la quantità totale di Doc in un determinato corpo di acqua dolce potrebbe sembrare insignificante su scala globale, nelle giuste condizioni il rapido turnover del Doc prodotto da questa interazione dei fagi  può determinare una produzione di CO2 molto significativa . Come spiega Pollard: «Ogni volta che si passa attraverso quel ciclo si utilizza ossigeno e si genera CO2».  Si tratta du uno “shunt” energetico (documentato anche da altri scienziati in ambienti marini) che fa andare in cortocircuito il tradizionale concetto di “rete alimentare” che tutti noi abbiamo imparato a conoscere a scuola. Tutti i batteri presenti in questa “rete alimentare” microbica emettono Doc e lo inviano nell’atmosfera come CO2 .

L’altro fattore che convaliderebbe le teorie di Pollard è l’impatto delle temperature sui laghi e fiumi temperati. Non è stata fatta quasi nessuna misurazione in situ della i crescita batterica in queste acque, ma nei laghi e nei fiumi degli Stati Uniti e del Canada meridionale, le temperature estive delle acque costiere si avvicinano a quelle dei laghi tropicali. In quel periodo dell’anno, potrebbero potenzialmente sostenere una crescita batterica eterotrofica esplosiva, specialmente grazie agli imput di Doc e di altri nutrienti.

Non tutti sono d’accordo con l’affermazione di Pollard che le emissioni di carbonio acqueo sono ampiamente sottovalutate nei modelli attuali.  James Cotner, un microbiologo dell’Università del Minnesota mette in dubbio i numeri di Pollard e sottolinea che una rapida crescita batterica potrebbe non portare sempre all’emissione di molta CO2: «Alcuni batteri possono crescere molto efficientemente (e non rilasciano molta CO 2 ) mentre altri crescono molto lentamente e ne rilasciano molta», ha scritto in una e-mail inviata a Horizon.

Un altro microbiologo, Bopaih Biddanda, dell’università del Michigan, ha sottolineato che le piante acquatiche potrebbero assorbire parte della CO2 prodotta dai batteri e secondo lui  Pollard non tiene conto del «simultaneo aumento della fotosintesi in armonia con la respirazione nei sistemi di acqua dolce (tropicali e temperati)  impattati dall’uomo e del loro potenziale di ridurre o eliminare dal sistema l’afflusso netto di CO2».

Il problema è che l’acqua dolce è sempre più inquinata  dalle attività antropiche e che gli input di nutrienti in aree come i Grandi Laghi negli Usa sono già un enorme problema e provocano fioriture di cianobatteri e focolai di batteri mortali, entrambi alimentati e potenziati dalla Doc proveniente dallle acque reflue urbane e dal ruscellamento agricolo. Nell’estate del 2017 nel lago Erie la fioritura di cianobatteri si è estesa si 700 miglia quadrate proprio a causa dei nutrienti trasportati dalle forti piogge invernali e primaverili. Se i laghi sviluppassero fenomeni simili ogni estate, il rapido ciclo di rilascio di carbonio disciolto e CO2 potrebbe davvero essere molto più di quanto creduto precedentemente.

A questo punto Pollard ha semplicemente messo in dubbio la nostra conoscenza su quanto i grandi laghi temperati contribuiscano stagionalmente alle emissioni mondiali di gas serra, ma lo scienziato australiano spera di ottenere dati da un satellite Nasa, OCO 3 che dovrebbe essere lanciato nel 2018, che può misurare le emissioni di CO2 con una risoluzione molto più elevata rispetto al suo predecessore e potrebbe essere in grado di rilevare i rilasci di CO2 dal bacino occidentale poco profondo del Lago Erie durante l’estate.

Recentemente, gli scienziati hanno rivisto al rialzo le loro stime sulle emissioni di metano in atmosfera provenienti dall’acqua dolce e potrebbe benissimo darsi che anche la CO2 venga rilasciata in quantità molto più alte di quanto abbiano indicato finora i modelli scientifici. Se così fosse, non farebbe che rendere ancora più urgente quel che ambientalisti e scienziati chiedono da tempo: ridurre gli eccessi di nutrienti nelle acque dolci causato dalle acque reflue urbane e agricole, per combattere il cambiamento climatico.

Raramente la ricerca scientifica conduce direttamente alla verità. A volte, ci vogliono decenni per riconoscere come un pezzo essenziale del puzzle quella che può sembrare un’idea pazza. La ricerca di Pollard del carbonio mancante potrebbe anche essere un vicolo cieco ma anche la chiave per capire meglio il ciclo globale del carbonio e per realizzare modelli accurati che aiuteranno ad allocare efficacemente le risorse per combattere il cambiamento climatico. Ce lo diranno solo il tempo e la continua ricerca scientifica.