La vita all’interno della Terra è produttiva come in alcune acque oceaniche


Autori sul campo che prelevano campioni.

Gli habitat terrestri e marini sono stati considerati di gran lunga gli ecosistemi con la più alta produzione primaria sulla Terra. Le alghe microscopiche negli strati superiori degli oceani e le piante terrestri legano il carbonio atmosferico (CO2) e producono materiale vegetale guidato dalla fotosintesi. Poiché la luce solare non penetra nel sottosuolo, non ci si può aspettare una produzione primaria del genere.

Tuttavia, le analisi genetiche dei microrganismi nelle acque sotterranee hanno indicato che anche qui molti microrganismi sono in grado di produrre primari. In assenza di luce, devono ottenere l’energia dai composti inorganici ossidanti, come dallo zolfo ridotto delle rocce circostanti. Tuttavia, il ruolo dei produttori primari nel sottosuolo non era mai stato confermato prima.

Le acque sotterranee sono una delle nostre fonti più importanti di acqua potabile pulita. L’ambiente delle acque sotterranee delle sole falde acquifere carbonatiche, che è al centro dello studio, fornisce circa il dieci per cento dell’acqua potabile mondiale. Con questo in mente, i ricercatori hanno effettuato misurazioni della fissazione del carbonio del microrganismo microbico in una falda acquifera sotterranea, da 5 a 90 metri sotto terra.

Tassi di produzione primaria sorprendentemente elevati nel buio totale

I tassi che abbiamo misurato erano molto più alti di quanto ci aspettassimo“, afferma il primo autore dello studio, il dott. Will Overholt, ricercatore post-dottorato presso l’Università Friedrich Schiller di Jena. “Sono uguali a tassi di fissazione del carbonio misurati nelle acque superficiali marine povere di nutrienti e sono fino a sei volte superiori a quelli osservati nelle zone inferiori dell’oceano aperto illuminato dal sole, dove c’è abbastanza luce per la fotosintesi“.

Sulla base dei tassi di fissazione del carbonio misurati, i ricercatori hanno estrapolato in modo conservativo la produzione primaria globale nelle acque sotterranee di carbonatici a 110 milioni di tonnellate di carbonio all’anno. Collettivamente, la produttività primaria netta di circa il 66 per cento dei serbatoi di acque sotterranee del pianeta ammonterebbe a 260 milioni di tonnellate di carbonio all’anno, che è circa lo 0,5 per cento di quella dei sistemi marini e lo 0,25 per cento delle stime di produzione primaria netta globale.

Questa può sembrare una quantità piccola, ma queste misurazioni rappresentano solo la nostra prima stima di quale possa essere il vero valore globale“, afferma l’autore senior Prof Kirsten Küsel dell’Università di Jena e iDiv. “Dal momento che c’è pochissima energia disponibile in questi habitat poveri di nutrienti e permanentemente oscuri, anche una piccola percentuale della produzione primaria globale è una sorpresa“.

I ricercatori hanno anche cercato di identificare i microrganismi responsabili della fissazione del carbonio e della generazione di nuova biomassa all’interno della falda acquifera. Le analisi metagenomiche indicano un microrganismo molto abbondante non strettamente correlato ai batteri precedentemente studiati, all’interno di un ordine insolito di Nitrospiria.

Come cibo, si pensa che questi organismi costituiscano la base della vita per l’intero ecosistema delle acque sotterranee con tutte le sue migliaia di specie microbiche, in modo simile al ruolo che le alghe svolgono negli oceani o nelle piante sulla terra“, afferma Overholt.

Metodo unico per misurare la produzione primaria di microrganismi nelle falde acquifere

La misurazione della fissazione del carbonio può essere effettuata con anidride carbonica etichettata radioattivamente. “Negli ambienti rocciosi carbonatici, c’è abbondante CO2 disciolta, che può rendere difficile osservare direttamente i tassi di fissazione del carbonio“, afferma la prof.ssa Susan Trumbore del Max Planck Institute for Biogeochemistry di Jena. Il team, quindi, ha utilizzato un metodo speciale per tracciare una piccola quantità di CO2 etichettata utilizzando la spettrometria di massa dell’acceleratore altamente sensibile.

È emozionante vedere a quali nuove intuizioni possono portare questi metodi“, ha detto.

I nostri risultati offrono nuove informazioni su come funzionano questi ecosistemi sotterranei, fornendo indizi su come monitorare o rimediare alle fonti di acque sotterranee“, afferma Kirsten Küsel.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Geoscience.

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