Pubblicato il primo studio che analizza i cambiamenti che la materia organica delle foreste può provocare negli specchi d’acqua di alta quota

Gli alberi si stanno ritirando: quel confine ecologico che separa le zone alberate e quelle in cui cresce solo vegetazione a basso fusto si sta spostando sempre più in alto, e con esso si “muove” anche la composizione organica del suolo, che risulta inevitabilmente modificata da questi cambiamenti.

Questa materia viva che costituisce il suolo delle montagne viene in ultimo trasportata nei laghi alpini e subartici, influenzando a sua volta la composizione chimica delle acque e la risposta dei batteri che le popolano.

L’innalzamento della linea degli alberi, quindi, potrebbe avere delle conseguenze anche sulla chimica dei laghi d’alta quota. Uno scienziato dell’EPFL, insieme ai colleghi di diverse università europee, ha realizzato il primo studio in tal senso, mostrando che in effetti lo spostamento della linea degli alberi ha una notevole influenza sulla composizione biogeochimica delle acque dei laghi alpini subartici e temperati.

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Perché la linea degli alberi si sta spostando?

La linea degli alberi è il confine che separa gli ecosistemi in cui si trovano forme di vita vegetale sviluppate da quelli in cui si trova solo vegetazione a basso fusto.

Osservando le montagne, questo confine è molto evidente: fino a una certa altezza il paesaggio è dominato dal verde intenso dei boschi, poi d’improvviso le pendici cambiano colore e lasciano spazio a tonalità più chiare, che vanno dal verde acceso delle praterie al grigio delle rocce esposte.

Superata la linea degli alberi, non esistono più le condizioni ambientali affinché un albero possa vivere e vegetare. E queste condizioni, come rivela uno studio cinese dello scorso anno, sono fortemente influenzate dal cambiamento climatico.

Analizzando oltre 200 catene montuose con l’aiuto di un nuovo algoritmo basato sul telerilevamento, il gruppo di ricerca del professore Zhenzhong Zeng della SUSTech ha determinato che circa il 70 per cento delle linee degli alberi di montagna ha subito dei cambiamenti nel periodo che va dal 2000 al 2010. E per cambiamento si intende che si sono spostati verso l’alto di 1.2 metri ogni anno (arrivando a picchi di oltre 3 metri nelle aree tropicali).

I ricercatori cinesi hanno scoperto che anche le aree poco intaccate dall’uomo sono coinvolte da questo arretramento, giungendo alla conclusione che gli alberi sono sensibili ai cambiamenti climatici al di là dell’influenza umana.

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Alberi e laghi di montagna: la questione DOM

La linea di confine delle foreste si sta innalzando in tutto il mondo a causa del riscaldamento globale: a seconda della regione, la linea degli alberi si sta oggi spostando dai 10 ai 100 metri ogni anno, avvicinando sempre di più le foreste ai laghi di alta quota e di alta latitudine.

Questo può avere una grossa influenza sulle acque di questi bacini alpini, poiché è qui che si raccoglie la materia organica lavata via dalle montagne dalle piogge e dallo scioglimento della neve.

Perciò, per la prima volta, un team di scienziati – tra cui Hannes Peter, ecologo e biogeochimico presso il River Ecosystems Laboratory (RIVER) dell’EPFL – ha analizzato da vicino le possibili conseguenze di questo fenomeno sulle acque lacustri.

Il carbonio organico del suolo, infatti, è composto in modo diverso a seconda che si trovi in una prateria alpina o in una foresta. E fino ad oggi gli scienziati non erano sicuri di come il carbonio organico contenuto nel suolo avrebbe reagito una volta infiltrato nei laghi alpini e subartici.

I laghi d’alta quota contengono già piccole quantità di materia organica disciolta (DOM), che svolge un ruolo fondamentale come risorsa per i batteri naturali, ma l’avanzare della linea degli alberi potrebbe alterare la composizione biogeochimica dell’acqua. E come suggerisce lo studio recentemente pubblicato su  “Nature Communication”, le conseguenze potrebbero essere particolarmente impattanti.

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Come la linea degli alberi modifica le acque lacustri

I batteri dei laghi generalmente rispondono al DOM in due modi: o se ne nutrono e crescono per produrre la biomassa che costituisce la base della catena alimentare; o lo elaborano in modo inefficiente e lo respirano come CO2.

Per studiare più da vicino questi meccanismi, i ricercatori hanno condotto esperimenti sul campo in un lago ad alta latitudine nel nord della Finlandia e in uno ad alta quota in Austria, entrambi situati in aree di permafrost discontinuo o sporadico, abbinandoli a esperimenti e analisi di laboratorio.

“Il nostro piano consisteva nell’esporre i batteri del lago al carbonio organico proveniente da diversi tipi di suolo“, spiega Hannes Peter

“Abbiamo raccolto campioni di acqua del lago e aggiunto DOM derivato dal suolo sia al di sopra che al di sotto della linea degli alberi, per poi osservare la risposta dei batteri”.

“Volevamo sapere se avrebbero prodotto più biomassa o se invece avrebbero rilasciato CO2”, aggiunge il ricercatore.

“La risposta è stata che, quando sono stati esposti a DOM derivati dal suolo proveniente da una zona al di sotto della linea di vegetazione, i batteri hanno emesso più CO2“.

Come si legge nello studio, infatti, le acque lacustri ne uscivano arricchite “con composti polifenolici e altamente insaturi”, innescando cambiamenti “associati a riduzioni della reattività del DOM a livello di massa e di composti e a una minore efficienza di crescita batterica”.

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I laghi alpini diventeranno una fonte di emissioni?

Per condurre le analisi, il team ha utilizzato uno strumento sofisticato e di alta precisione, installato presso un’Università partner in Germania, in grado di esaminare ogni singola molecola di DOM: “La tecnologia avanzata e i sistemi ad alte prestazioni oggi disponibili per l’analisi del carbonio ci permettono di vedere all’interno della ‘scatola nera'”, spiega Peter.

“Abbiamo identificato oltre 2.500 molecole contenute nel DOM e siamo riusciti a capire quali sono quelle che i batteri hanno metabolizzato più velocemente. Abbiamo anche studiato l’intero processo di decomposizione. Così siamo riusciti a concludere che i batteri dei laghi alpini possono emettere più CO2 quando la linea degli alberi si alza“, creando una potenziale fonte di emissioni di gas serra. Una scoperta molto importante, se consideriamo che i laghi di questo tipo sono migliaia.

E spiega che le conseguenze potrebbero essere significative. “Il nostro studio era solo il primo passo. Abbiamo esaminato solo l’efficienza dei batteri nel gestire il DOM. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare l’impatto del carbonio aggiuntivo sull’ambiente. Ma ciò che affascina dei batteri è la velocità con cui possono adattarsi ai cambiamenti delle condizioni“.

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