I fiumi 'respirano': ecosistemi fluviali cruciali nel ciclo del carbonio

Anche i fiumi ‘respirano’, giocando un ruolo centrale nel ciclo del carbonio globale. A far luce sul contributo degli ecosistemi fluviali agli scambi con l’atmosfera di ossigeno e gas a effetto serra è uno studio pubblicato oggi su Nature da un team internazionale a cui ha collaborato l’italiano Enrico Bertuzzo, professore di Idrologia all’Università Ca’ Foscari Venezia.

La ricerca ha riesaminato la nostra attuale conoscenza sui flussi di carbonio nel sistema fluviale globale, dimostrando il loro ruolo centrale nel ciclo del carbonio e proponendo la creazione di un Sistema globale di osservazione dei fiumi.

Fino a tempi recenti, la nostra conoscenza del ciclo globale del carbonio era limitata agli oceani e agli ecosistemi terrestri. Il gruppo di ricerca guidato da Tom Battin, a capo del River Ecosystems Laboratory (RIVER) dell’EPFL, ha per la prima volta combinato i dati più recenti per dimostrare la grande importanza degli ecosistemi fluviali per i flussi di carbonio, integrando terra, atmosfera e oceani.

Calcolare i flussi di carbonio

“Gli ecosistemi fluviali hanno un metabolismo più complicato di quello del corpo umano” spiega Bertuzzo. “Producono sia ossigeno che CO2 attraverso l’effetto combinato della respirazione microbica e della fotosintesi delle alghe e delle piante. Capire il metabolismo degli ecosistemi fluviali è un primo passo essenziale verso una migliore stima del ciclo del carbonio globale, dal momento che questo metabolismo determina lo scambio di ossigeno e gas serra con l’atmosfera”.

“Gli scienziati hanno già prodotto stime aggregate per i laghi, gli ambienti costieri e gli oceani aperti. La nostra ricerca aggiunge il pezzo mancante del puzzle, aprendo la via per un’immagine più comprensiva, integrata e quantificata di questo processo chiave per il nostro pianeta.”

La ricerca dimostra un chiaro legame tra i fiumi, il metabolismo del loro ecosistema e il ciclo globale del carbonio. Mentre drena acqua verso gli oceani, l’ecosistema fluviale consuma carbonio organico proveniente dall’ecosistema terrestre, che produce la CO2 emessa nell’atmosfera.

Il carbonio organico residuo che non è metabolizzato raggiunge gli oceani, insieme alla CO2 che non è stata emessa nell’atmosfera. Queste immissioni fluviali di carbonio possono influenzare la biogeochimica delle acque costiere.

Battin e i suoi colleghi hanno inoltre discusso come i cambiamenti globali, in particolare i cambiamenti climatici, l’urbanizzazione, il cambio dell’uso del suolo e la regolazione delle portate, comprese le dighe, possono influire sul metabolismo dell’ecosistema fluviale e i relativi flussi di gas serra.

Per esempio, i fiumi che drenano terreni agricoli ricevono una grande quantità di azoto dai fertilizzanti. Elevate concentrazioni di azoto, unite alle temperature in aumento a causa del riscaldamento globale, possono causare l’eutrofizzazione - un processo che conduce alla proliferazione delle alghe. Quando queste alghe muoiono, la loro degradazione può portare alla produzione di metano e protossido di azoto, gas serra che hanno un potenziale di riscaldamento globale maggiore della CO2.

Un nuovo sistema di osservazione dei fiumi

Gli autori concludono il loro articolo sottolineando la necessità di un Sistema di Osservazione dei Fiumi (River Observing System, RIOS) per meglio quantificare e predire il loro ruolo nel ciclo globale del carbonio. RIOS integrerà i dati dalla rete di sensori nei fiumi e dalle immagini satellitari con modelli matematici per generare in tempo quasi-reale i flussi di carbonio legati al metabolismo degli ecosistemi fluviali.

“RIOS sarà come uno strumento diagnostico, permettendoci di ‘prendere il polso’ degli ecosistemi fluviali e rispondere alle interferenze umane” afferma Battin. “Il sistema dei fiumi è comparabile al nostro sistema circolatorio che monitoriamo per motivi di salute. E’ tempo di iniziare a monitorare la salute del sistema globale dei fiumi”.