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Per molti decenni la comunità scientifica ha ritenuto che i fiumi operassero quale emettitori netti di anidride carbonica, simili a camini naturali che liberano continuamente carbonio immagazzinato negli ecosistemi acquatici verso l’atmosfera terrestre. Una ricerca spiega che alcuni fiumi assorbono anidride carbonica dall’atmosfera invece di rilasciarla, grazie ai processi fotosintetici condotti dalle alghe e dai cianobatteri nelle zone aride.
Lo studio condotto dal Cary Institute of Ecosystem Studies dimostra che molti corsi d’acqua localizzati nell’Ovest degli Stati Uniti, caratterizzati dall’esposizione diretta al sole, dalla mancanza di ombra fornita dalla vegetazione riparia e dalla scarsità di materia organica detritica, ospitano comunità algali e colonie di cianobatteri estremamente attive dal punto di vista metabolico.
Gli organismi fotosintetici assorbono anidride carbonica dall’aria per produrre energia e composti organici, e superano in intensità i processi di respirazione microbica nel sedimento fluviale, trasformando questi corsi d’acqua in piccoli serbatoi biologici di carbonio che sequestrano carbonio atmosferico.
Indice
Alcuni fiumi assorbono CO2 grazie alla fotosintesi in un minuto
Uno studio rivela che alcuni fiumi assorbono anidride carbonica invece di rilasciarla grazie alla fotosintesi nelle zone aride. Ricerca del Cary Institute mostra che molti corsi d’acqua dell’Ovest USA, esposti al sole e con poca materia organica, ospitano alghe attive che fissano CO₂. Circa il 25% dei tratti fluviali occidentali agisce come pozzo di carbonio, contro l’11% dell’Est.
Il bilancio nazionale resta in emissione, ma il divario è minore del previsto. Grazie a modelli di machine learning e dati USGS, lo studio corregge una visione distorta basata su fiumi ombreggiati e ricchi di detriti. La fotosintesi domina sulla respirazione quando c’è molta luce e poca decomposizione.
Con il 65% della Terra in zone aride, questo fenomeno potrebbe essere globale. Tuttavia, se i fiumi si prosciugano, l’effetto scomparirà. La scoperta aiuta a migliorare i modelli del ciclo del carbonio e a capire meglio il ruolo degli ecosistemi acquatici. I fiumi non sono solo vie di trasporto: in alcune aree, sono alleati silenziosi nella lotta al riscaldamento globale.
Una prospettiva scientifica troppo limitata alla geografia del Nord-Est americano
Fino al momento della pubblicazione di questa ricerca, la maggior parte degli studi scientifici sul ciclo del carbonio nei fiumi proveniva da ricerche condotte nel Nord-Est americano, dove i corsi d’acqua scorrono sotto la ombra densa fornita da foreste decidue e sempreverdi, accumulano quantità abbondanti di foglie e detriti vegetali depositati sul fondo fluviale.
In questi sistemi fluviali ombrosi e ricchi di materia organica, i processi di decomposizione microbica producono anidride carbonica in concentrazioni elevate, rendendo questi corsi d’acqua sorgenti nette e costanti di carbonio per l’atmosfera. Questo modello interpretativo non è la totalità della geografia fluviale degli Stati Uniti continentali.
Nell’Ovest americano, i fiumi scorrono all’aperto sotto l’azione diurna della radiazione solare, con illuminazione intensa e continua della colonna d’acqua, ospitano pochi detriti vegetali depositati sul fondo e presentano condizioni ambientali ideali per la crescita di alghe fotosintetiche e di biofilm acquatici.
I dati empirici ribaltano le precedenti conclusioni sulla classificazione dei fiumi
Guidato dalle analisi di biogeochimica di Taylor Maavara, il team di ricerca ha acquisito e elaborato migliaia di dataset provenienti dall’US Geological Survey e ha implementato modelli predittivi di machine learning per analizzare sistematicamente ogni segmento fluviale localizzato negli Stati Uniti continentali riguardante il loro bilancio di carbonio.
Il risultato principale della ricerca documenta che approssimativamente il 25% dei fiumi localizzati nella regione occidentale degli Stati Uniti assorbe quantità di anidride carbonica superiore a quella che emette verso l’atmosfera, un dato paragonabile al semplice 11% dei fiumi localizzati nella regione orientale che mostrano lo stesso comportamento di assorbimento netto.
Nonostante questi risultati sorprendenti, il bilancio complessivo di carbonio a livello nazionale rimane positivo rispetto all’atmosfera: i fiumi americani emettono ancora una quantità totale di carbonio superiore a quella che assorbono e stoccano.
Il ruolo determinante della radiazione solare nella fissazione del carbonio
La chiave biologica e fisica di questo fenomeno risiede nella disponibilità di radiazione solare. Nei fiumi localizzati in zone aride, l’acqua scorre a velocità ridotta permettendo una maggior permanenza nel sistema fluviale, e il fondo del corso d’acqua rimane ben illuminato dai raggi solari durante gran parte della giornata.
Le alghe acquatiche e i biofilm algali sospesi nella colonna d’acqua sfruttano questa energia solare disponibile per fissare il carbonio atmosferico e convertirlo in composti organici attraverso la fotosintesi.
Nel momento in cui l’intensità dei processi fotosintetici supera l’intensità dei processi di respirazione microbica e di decomposizione nel fiume, il corso d’acqua si trasforma in un pozzo temporaneo di carbonio che cattura anidride carbonica dall’atmosfera. Qualora il cambiamento climatico futuro determinasse il prosciugamento progressivo di questi corsi d’acqua nelle zone aride, anche questo effetto di assorbimento di carbonio scomparirebbe dall’ecosistema fluviale.
Le implicazioni potenziali su scala climatica planetaria
Il 65% delle terre emerse che costituiscono la superficie continentale del pianeta Terra è caratterizzato da condizioni climatiche aride o semi-aride.
Se anche altri fiumi localizzati in regioni geografiche caratterizzate da condizioni climatiche simili a quelle dell’Ovest americano mostrassero il medesimo comportamento di assorbimento netto di carbonio, allora il loro contributo complessivo al bilancio globale del carbonio atmosferico potrebbe essere stato sottovalutato in modo significativo dalla comunità scientifica per i decenni passati.
Taylor Maavara osserva che i fiumi considerat precedentemente come anomalie statistiche nel ciclo del carbonio fluviale potrebbero rivelarsi molto più comuni e diffusi di quanto la ricerca precedente aveva ipotizzato e documentato.
Una prospettiva innovativa sulla dinamica dei fiumi nel ciclo del carbonio
Questa scoperta scientifica non trasforma i fiumi in una soluzione risolutiva per contrastare il cambiamento climatico globale, tuttavia cambia significativamente il modo in cui la comunità scientifica concettualizza e analizza il loro ruolo ecologico.
Il monitoraggio sistematico del bilancio del carbonio nei fiumi utilizzando strumenti di telerilevamento avanzati e sensori in situ permetterà ai climatologi di affinare i modelli matematici del ciclo biogeochimico del carbonio e di valutare con maggiore precisione gli ecosistemi acquatici continentali.
I fiumi sono semplicemente canali di trasporto passivo di acqua verso l’oceano, e agiscono quale attori biologici dinamici e attivi nel ciclo globale del carbonio. In alcune regioni geografiche del mondo, i corsi d’acqua operano silenziosamente per assorbire anidride carbonica dall’atmosfera, svolgendo una funzione di mitigazione climatica non intenzionale ma reale e misurabile.
Lo studio è stato pubblicato su Science ed è basato su modelli predittivi sofisticati, su dati satellitari multispettrali e su dataset provenienti dall’USGS riguardanti i fiumi degli Stati Uniti continentali.
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