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Clima: equilibrio artico sempre più a rischio

Il cambiamento climatico modifica i delicati ecosistemi lacustri artici. Una ricerca di Sapienza e Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) alle Isole Svalbard studia i cambiamenti in corso. I risultati sono pubblicati su Scientific Reports.

Uno nuovo studio coordinato dal gruppo di Ecologia trofica del Dipartimento di biologia ambientale della Sapienza fa luce sulle relazioni che legano il clima al funzionamento dei delicati ecosistemi lacustri artici, considerati hotspot di biodiversità e sink di carbonio alle più elevate latitudini.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Scientific Reports, fortemente interdisciplinare, è stata realizzata in collaborazione con l’Istituto di scienze polari e l’Istituto di ricerca sulle acque del Cnr, combinando l’analisi elementare e degli isotopi stabili di campioni animali e vegetali con l’analisi di immagini satellitari e la ricostruzione dell’idrodinamica di 18 laghi in 3D alle Isole Svalbard.

I ricercatori hanno studiato le fonti di nutrienti nei laghi e tracciato il loro trasferimento attraverso la rete alimentare, mettendo in relazione i modelli osservati con gli aspetti climatici e idrodinamici dei laghi artici, la copertura nevosa e vegetazionale e la presenza di specie migratrici caratteristiche dell’area. I risultati chiariscono gli effetti diretti e indiretti che queste variabili legate al clima hanno sulle interazioni tra le specie e sul ciclo dei nutrienti (carbonio e azoto) in questi ambienti estremi. Le evidenze ottenute permettono di prevedere che l’aumento della temperatura comporterà un aumento del carico di nutrienti in questi ecosistemi, con conseguenze sulla loro produttività e sui tassi di rilascio di carbonio in atmosfera, entrambi ad oggi limitati dalla carenza di azoto e altri elementi.

“Lo studio, che fa parte di una linea di ricerca più ampia coordinata da Sapienza nell’ambito del Programma di ricerche in Artico e del Programma nazionale di ricerche in Antartide, – evidenzia Edoardo Calizza della Sapienza – aiuta a comprendere meglio come l’aumento delle temperature potrebbe incidere sulla biodiversità e sul funzionamento degli ecosistemi polari, e sui servizi cruciali che essi svolgono sia a scala locale che globale, inclusa la regolazione stessa del clima”.

“L’approccio multidisciplinare, che vede collaborare insieme biologi e geologi sul campo ed in laboratorio, nello studio dei laghi artici, rappresenta sicuramente un valore aggiunto al progetto e consente di studiare in dettaglio le complesse dinamiche esistenti tra fattori biotici ed abiotici, che guidano e vincolano la circolazione dei nutrienti anche a queste latitudini”, sottolinea David Rossi dell’Istituto di ricerca sulle acque del Cnr.

“Il contributo innovativo alle ricerche sugli ecosistemi dei laghi artici è rappresentato dall’integrazione di immagini satellitari e dati al terreno per l’analisi della variabilità spaziale e temporale delle coperture nevose nelle isole Svalbard in cui Il Cnr ha maturato una esperienza pluriennale”, aggiunge Rosamaria Salvatori dell’Istituto di scienze polari. “Il sistema dei laghi analizzati ricade nel territorio della Brogger Peninsula in cui è situata la base scientifica Dirigibile Italia del Cnr”.

Riferimenti:

Climate-related drivers of nutrient inputs and food web structure in shallow Arctic lake ecosystems – Edoardo Calizza, Rosamaria Salvatori, David Rossi, Vittorio Pasquali, Giulio Careddu, Simona Sporta Caputi, Deborah Maccapan, Luca Santarelli, Pietro Montemurro, Loreto Rossi & Maria Letizia Costantini – Scientific Reports. DOI https://doi.org/10.1038/s41598-022-06136-4

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Come la vita e il nostro Pianeta sono evoluti insieme

Parte il progetto CoEvolve: indaga la coevoluzione della vita con la Terra

CoEvolve, il progetto finanziato dal Consiglio Europeo delle Ricerche, guidato dal microbiologo della Federico II di Napoli, Donato Giovannelli, è ufficialmente decollato. Il progetto condurrà il team del Giovannelli-Lab dall’Artico ai deserti delle Ande cilene, e poi dal Costa Rica all’Islanda, alla ricerca di microrganismi che verranno raccolti negli ambienti estremi del nostro pianeta per capire come la Terra e la vita si sono mutualmente influenzati, in una sorta di coevoluzione tra la geosfera e la biosfera terrestre.

‘Quando guardiamo il nostro pianeta tendiamo a pensare che la geologia sia una forza inarrestabile che modella i continenti e gli oceani, e che la vita si adatti a questi cambiamenti ed evolva per tenere il passo. Questo è vero per la maggior parte del tempo, ma ci sono state diverse occasioni durante la storia della Terra in cui l’evoluzione di alcuni processi biologici hanno influenzato notevolmente la geologia, la mineralogia e quindi la traiettoria evolutiva della Terra’ – spiega il coordinator Donato Giovannelli. La realtà è che il nostro pianeta e la vita si sono coevoluti nel tempo, influenzandosi a vicenda per oltre 4 miliardi di anni. ‘È come una delicata danza in cui la vita e il pianeta Terra lavorano insieme per mantenere l’abitabilità del pianeta e sostenere la vita stessa’, dice Donato Giovannelli. Nonostante questo, l’estensione della coevoluzione e le sue forze motrici sono in gran parte sconosciute’.

Il progetto CoEvolve mira a capire come la vita, in particolare i microrganismi, e il pianeta si sono coevoluti nel tempo, concentrandosi sul ruolo dei metalli. Il progetto è finanziato con una sovvenzione di 2,1 milioni di euro dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC Starting Grant 2020).

I microrganismi sono fondamentali per il funzionamento del pianeta e sono stati la forza trainante nel ciclo dei nutrienti e degli elementi dall’origine della vita su questo pianeta. Per controllare il ciclo dei nutrienti e degli elementi, i microrganismi utilizzano un insieme di proteine che contengono metalli nel loro nucleo, utilizzati per controllare efficacemente le reazioni chimiche. A causa di questa relazione, il ruolo dei metalli è importante per la vita (basti pensare solo a cosa comporta un calo di ferro nel sangue).

‘Le conoscenze degli ultimi decenni sulla evoluzione della vita terrestre ci ha fatto comprendere che la disponibilità di metalli è cambiato drammaticamente nel tempo, in gran parte a causa del cambiamento delle concentrazioni di ossigeno nell’atmosfera – sottolinea Giovannelli -. In sintesi, metalli potrebbero aver controllato in una certa misura l’evoluzione della vita microbica stessa’.

Il progetto CoEvolve utilizza microrganismi raccolti in ambienti estremi, dai poli ai deserti, che sono una sorta di modello di antichi tempi geologici, per capire la relazione tra disponibilità di metallo e metabolismo microbico. Una selezione di ambienti diversi, da sorgenti termali negli altipiani del Cile all’Artico norvegese, saranno campionati nei prossimi 5 anni in una serie di missioni la cui delicata logistica richiede una lunga e attenta pianificazione.

CoEvolve coevoluzione — CoEvolve indaga la coevoluzione della vita con la Terra

Donato Giovannelli, dunque, sta raccogliendo nel Giovannelli-Lab un team di scienziati e scienziate con diversi background per affrontare la natura multidisciplinare del progetto CoEvolve, che richiede competenze in microbiologia, biologia molecolare, geochimica, geologia, astrobiologia e big data. La prima fase del progetto è attualmente in corso, con l’allestimento di un nuovo laboratorio geo-bio presso l’Università di Napoli Federico II, e a partire dal 20 febbraio 2022, il team comincia con la prima tappa delle missioni: presso la base artica Dirigibile Italia del CNR (Isole Svalbard, Norvegia) a Ny-Ålesund (78°55′ N, 11°56′ E). La prima spedizione, i cui dati contribuiranno al CoEvolve, è finanziata con un Progetto di Ricerca in Artico del MUR.

“La mia speranza è che il progetto cambierà il modo in cui comprendiamo e interagiamo con il mondo microbico, aprendo nuove strade in diversi campi come la bioremediation, le biotecnologie e la ricerca sul microbioma umano e potrebbe anche cambiare il modo in cui cerchiamo la vita nell’Universo”, conclude Donato Giovannelli.

CoEvolve in breve:

– Al via il progetto CoEvolve del Dipartimento di Biologia della Federico II di Napoli. Durerà 5 anni, beneficia di un finanziamento ERC europeo di 2.1 milioni di euro. Alla sua guida il microbiologo Donato Giovannelli.

– Studierà organismi di ambienti estremi, raccolti in Cile, Islanda, Norvegia, Russia, Italia, Costa Rica, per comprendere come la geologia terrestre ha influenzato la vita, e come la vita, a modo suo, abbia a sua volta influenzato la geologia.

– La prima tappa, in atto in questo momento, alle Isole Svalbard, in Norvegia, presso la base artica del CNR Dirigibile Italia. Il team di microbiologi raccoglierà microorganismi adattati ad un ambiente estremamente freddo.

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università Federico II di Napoli.

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