Ecosystem-scale methane fluxes in terrestrial uplands diverge from soil-sink expectations

Il metano è un potente gas serra, capace di intrappolare il calore nell'atmosfera in modo molto più efficace rispetto all'anidride carbonica su un arco di un secolo. Per decenni, gli scienziati hanno tracciato la provenienza di questo gas e i luoghi in cui scompare. Sappiamo che le zone umide e le attività umane, come l'agricoltura, ne rilasciano enormi quantità. Per bilanciare il registro globale, i ricercatori si sono affidati a lungo a una specifica, silenziosa assunzione riguardo alle terre emerse: che i suoli di foreste, praterie e boscaglie agiscano come un aspiratore costante, assorbendo il metano dall'aria e distruggendolo attraverso processi batterici naturali. Questo "pozzo del suolo" è stato trattato come un fatto fisso e affidabile nei modelli climatici, stimando che rimuova una quantità massiccia di metano ogni anno. Se questa assunzione fosse errata, tuttavia, la nostra intera comprensione di come il pianeta regoli la sua temperatura potrebbe essere sbilanciata.

Un nuovo studio mette in discussione questa visione radicata guardando la terra non attraverso piccoli campioni isolati, ma attraverso gli occhi dell'intero ecosistema. I ricercatori guidati da Sparkle Malone della Yale University, lavorando con i dati di quarantasei torri di monitoraggio in Nord America, hanno misurato lo scambio effettivo di metano tra il suolo e il cielo nell'arco di diversi anni. Invece di trovare la squadra di pulizia costante e silenziosa che si aspettavano, hanno scoperto che la maggior parte di questi paesaggi collinari sta in realtà perdendo metano, seppur lentamente. Lo studio suggerisce che la visione tradizionale della terra asciutta come un pozzo netto sia un errore nato dal guardare alla scala sbagliata, e che la capacità naturale della Terra di assorbire il metano possa essere molto più debole di quanto precedentemente ipotizzato.

Per anni, la convinzione che i suoli secchi consumassero il metano si è basata su misurazioni effettuate con piccole camere posizionate direttamente sul terreno. Questi dispositivi coprono una minuscola porzione di terra, sigillandola per misurare quanto gas mangino i batteri del suolo. Questo metodo è stato lo standard per decenni, fornendo un quadro chiaro e coerente della biologia del suolo. Ma una camera vede solo ciò che accade proprio ai suoi piedi. Non può vedere cosa accade nelle radici degli alberi, nel legno morto o nelle minuscole e nascoste sacche d'acqua all'interno del suolo che potrebbero produrre gas. Inoltre, perde il movimento dell'aria attraverso la chioma di una foresta o i sottili cambiamenti di umidità che avvengono in un intero campo. I ricercatori sospettavano che, concentrandosi solo sulla superficie del suolo, gli scienziati stessero perdendo il quadro generale di come questi ecosistemi si comportano realmente.

Per ottenere una visione più veritiera, il team si è rivolto alla National Ecological Observatory Network, un sistema di torri alte sparse negli Stati Uniti. Queste torri sono dotate di sensori che misurano la qualità dell'aria a diverse altezze, dal suolo forestale fino alla chioma degli alberi. Confrontando la concentrazione di metano alla sommità di una torre con la concentrazione più in basso, i ricercatori sono stati in grado di calcolare il flusso totale di gas che si muove attraverso l'intero ecosistema, inclusi gli alberi, il suolo e l'aria tra di essi. Hanno analizzato i dati dal 2021 al 2024, coprendo quarantasei siti che rappresentavano una grande varietà di ambienti, dalle foreste tropicali di Puerto Rico alle zone di arbusteti dell'Alaska.

I risultati sono stati sorprendenti. Quando i ricercatori hanno esaminato il bilancio annuale del metano per questi siti, l'ottantatré per cento di essi non stava agendo come un pozzo. Al contrario, erano fonti nette, rilasciando più metano nell'atmosfera di quanto ne assorbissero. La quantità rilasciata era piccola, variando da una frazione infinitesimale di un grammo a poco più di un grammo di carbonio per metro quadrato all'anno, ma la direzione del flusso era l'opposto di quanto previsto dai modelli. Solo il diciassette per cento dei siti fungeva da parte dei previsti pozzi, e anche quelli erano molto più deboli rispetto alle stime globali suggerite. Il pozzo più forte che hanno trovato era in una foresta tropicale a Puerto Rico, ma anche lì, la quantità di metano rimosso era meno della metà di quanto il budget globale assuma per il solo suolo.

Lo studio sostiene che la discrepanza derivi dal fatto che la camera del suolo e la torre dell'ecosistema misurano due cose diverse. La camera misura il potenziale del suolo di mangiare il metano, mentre la torre misura il comportamento reale dell'ecosistema. Nel mondo reale, fattori che le camere ignorano — come le piante che trasportano gas dalle profondità del sottosuolo, i minuscoli punti umidi nel suolo dove i batteri producono gas, o il movimento del gas attraverso i tronchi degli alberi — possono trasformare un suolo che è teoricamente un pozzo in un ecosistema che è una fonte. I ricercatori hanno scoperto che anche in aree collinari asciutte, questi processi nascosti sono sufficienti a ribaltare l'equilibrio.

Questa scoperta non significa che i batteri del suolo abbiano smesso di mangiare metano. Lo studio conferma che il pozzo del suolo esiste, ma mostra che non è tutta la storia. L'ecosistema nel suo complesso sta facendo qualcosa di diverso. Quando i ricercatori hanno cercato di estendere i loro risultati all'intero globo, i risultati hanno suggerito che gli ecosistemi terrestri collinari potrebbero essere una fonte netta di metano per l'atmosfera, piuttosto che un pozzo. A seconda di come i dati venivano calcolati, l'area terrestre globale potrebbe rilasciare da ventidue a settantacinque teragrammi di metano all'anno. Si tratta di un cambiamento enorme rispetto all'attuale bilancio globale, che assume che queste terre rimuovano tra gli undici e i quarantanove teragrammi.

Le implicazioni per la scienza del clima sono significative. Se la terra non sta assorbendo tanto metano quanto pensavamo, allora il buffer naturale del pianeta contro l'aumento dei gas serra è più piccolo di quanto credessimo. Ciò potrebbe significare che il metano rimanga nell'atmosfera più a lungo, riscaldando il pianeta più velocemente di quanto prevedano gli attuali modelli. Lo studio suggerisce che il modo in cui costruiamo i modelli climatici debba cambiare. Invece di assumere che la terra asciutta sia un pozzo fisso, dobbiamo tenere conto dei complessi e nascosti percorsi che permettono al metano di sfuggire.

I ricercatori sottolineano con cautela che il loro lavoro si basa su un set specifico di siti in Nord America e che sono necessari ulteriori dati da tutto il mondo per confermare se questo schema valga ovunque. Evidenziano inoltre che gli strumenti utilizzati per misurare questi flussi minuscoli sono incredibilmente sensibili, e che il segnale è spesso vicino al limite di ciò che può essere rilevato. Tuttavia, anche quando hanno testato i loro risultati contro diverse assunzioni e potenziali errori, la conclusione è rimasta la stessa: il segnale dominante attraverso la rete era di emissione, non di assorbimento.

Questo studio serve da promemoria del fatto che la natura è spesso più complessa di quanto suggeriscano le nostre misurazioni più semplici. Guardando l'intera foresta invece di una chiazza di terra, gli scienziati hanno scoperto uno strato nascosto di scambio di metano che sfida la nostra comprensione del clima globale. Suggerisce che la capacità della Terra di pulire i propri gas serra possa essere più fragile di quanto sperassimo, e che l'equilibrio reale dell'atmosfera dipenda da processi che stiamo solo iniziando a vedere. Il passo successivo per la scienza è costruire modelli che possano catturare questi pieni dinamismi ecosistemici, garantendo che le nostre previsioni per il futuro siano basate sulla realtà dell'intero sistema, e non solo di una sua parte.