Microbi al lavoro: il microbioma glaciale ed i cicli biogeochimici

Tutti gli ecosistemi terrestri sono connessi tra loro, e l’habitat glaciale non è escluso. Questo accade poiché sul nostro pianeta sono in atto i cosiddetti cicli biogeochimici, processi grazie ai quali i composti chimici che costituiscono gli esseri viventi ritornano all’ambiente, per poi essere riciclati e tornare alla materia animata.

I ghiacciai notoriamente sono protagonisti nel ciclo idrologico dell’acqua, in cui l’acqua dei bacini idrici come laghi e mari evapora, entra nell’atmosfera ove poi precipita sotto forma di pioggia rientrando così sulla Terra sia in forma liquida che ghiacciata, nelle riserve idriche costituite dai ghiacciai. Queste assumono particolare importanza nella stagione estiva, momento in cui l’evaporazione dei bacini idrici è più importante. Meno nota e di recente interesse da parte della comunità scientifica è la massiccia partecipazione al ciclo biogeochimico del carbonio da parte del microbioma glaciale. Il carbonio, C, è l’elemento grazie al quale le forme di vita riescono a produrre l’energia necessaria ai processi vitali, ma è anche componente della famigerata CO 2 . Nel ciclo del carbonio, la CO 2 atmosferica viene sottratta da piante e microorganismi capaci di effettuare la fotosintesi per costruire molecole zuccherine utilizzate per produrre energia. Queste molecole sono poi assimilate anche dagli organismi che non sono in grado di utilizzare il carbonio atmosferico, ad esempio quando si nutrono di vegetali. Quando questi zuccheri sono demoliti attraverso la respirazione cellulare, il carbonio viene di nuovo liberato nella sua forma gassosa come CO 2.

L’equilibrio dinamico del ciclo del carbonio è stato perturbato, dalla rivoluzione industriale in poi, dalle emissioni di CO 2 causate dalle attività umane, causando un massiccio accumulo di questo gas nell’atmosfera in gran parte responsabile dei cambiamenti climatici attualmente in corso. Negli ultimi anni è stato osservato che anche i batteri presenti sulla superficie dei ghiacciai e nelle sacche di crioconite sono in grado di sottrarre CO 2 atmosferica rendendola biodisponibile, in un processo chiamato fissazione. I microorganismi glaciali sono in grado di sottrarre e fissare una quantità di carbonio atmosferico quattro volte maggiore rispetto al loro fabbisogno, per questa ragione, assumono un’importanza su due fronti. Difatti, non solo sono in grado di partecipare al ciclo del carbonio accelerando la rimozione di CO 2 dall’atmosfera, ma sono anche importante fonte di carbonio biodisponibile per altri ecosistemi non in grado di effettuare la fotosintesi. Difatti, gli zuccheri prodotti e non utilizzati da questi batteri vanno a formare la materia organica sciolta (DOM, dissolved organic matter) proveniente dai ghiacciai. Questi zuccheri sono dunque trasportati dall’acqua di scioglimento dei ghiacciai e sono importante fonte di nutrimento per gli ecosistemi a valle. Per queste ragioni, i microorganismi glaciali sono parte essenziale del ciclo del carbonio, la cui perturbazione porta a devastanti effetti sul clima. È quindi di interesse comune salvaguardarne l’habitat, il cui scioglimento non permetterebbe il corretto sviluppo delle comunità microbiche e, dunque, il mantenimento del labile equilibrio della ciclazione della CO 2 . Fonti:

The power of glacial microbes, Kujawinski, 2017.

Microbial formation of labile organic carbon in Antarctic glacial environments, Smith et al., 2017.