Nuovi dati svelano le variazioni stagionali e spaziali del ciclo del carbonio
Uno studio recente condotto presso la grotta di Milandre, nel nord della Svizzera, offre nuove prospettive sulla dinamica della CO2 nei sistemi carsici temperati.
La ricerca, realizzata da un team internazionale di scienziati dell’Università di Berna e altri istituti, si è concentrata sull’analisi delle concentrazioni e delle caratteristiche isotopiche della CO2 in diverse aree del sistema carsico, con particolare attenzione alle variazioni stagionali e spaziali.
L’importanza del ciclo del carbonio nei sistemi carsici
Il ciclo del carbonio nella Zona Critica Terrestre, che si estende dalla chioma degli alberi fino agli acquiferi, rappresenta un elemento fondamentale per comprendere le dinamiche di stoccaggio del carbonio e prevedere le risposte dei sistemi terrestri ai cambiamenti climatici.
I sistemi carsici offrono un contesto naturale privilegiato per l’analisi del carbonio grazie alla loro capacità di raccogliere dati su vasta scala temporale e spaziale.
Lo studio, pubblicato nel dicembre 2024, ha preso in esame la composizione isotopica e la concentrazione della CO2 in diversi compartimenti del sistema: atmosfera, perforazioni nel suolo a diverse profondità (da 0,5 a 5 metri) e all’interno della grotta.
I campionamenti sono stati condotti ogni due mesi nell’arco di due anni.
Dati chiave: concentrazione e origine della CO2
Le misurazioni hanno evidenziato concentrazioni di CO2 molto elevate nelle perforazioni, raggiungendo picchi fino a 35.000 ppmV.
Questi livelli riflettono la forte presenza di carbonio derivante dalla decomposizione della vegetazione a C3, che domina l’ecosistema circostante. Le analisi isotopiche hanno mostrato che:
• Nelle zone di prato, il carbonio immagazzinato durante l’inverno è più “vecchio”, mentre quello rilasciato in estate è più “moderno”.
• Nei sistemi forestali, invece, il carbonio esportato verso la zona insatura risulta essere prevalentemente moderno durante tutto l’anno.
All’interno della grotta, le concentrazioni di CO2 superano costantemente i livelli atmosferici, ma subiscono un processo di diluizione causato dalla ventilazione stagionale legata alla temperatura.
Analisi isotopica: un’indagine approfondita
Un aspetto centrale dello studio è stata l’analisi delle proporzioni isotopiche di carbonio (?13C e 14C) per comprendere meglio l’origine del carbonio presente nella grotta.
• I valori di ?13C riflettono chiaramente la presenza di piante C3 nell’ecosistema di superficie, con un segnale isotopico stabile che sottolinea il ruolo dominante di questo tipo di vegetazione.
• Le analisi del radiocarbonio (14C) hanno evidenziato una differenza stagionale nell’età del carbonio: il carbonio della grotta è risultato essere più giovane in estate e più vecchio in inverno.
Un modello di miscelazione basato sul carbonio disciolto nell’acqua di percolazione ha permesso di scartare l’ipotesi che variazioni nei processi di dissoluzione o degassamento del carbonato possano spiegare completamente queste osservazioni.
È emerso, invece, un contributo significativo di carbonio più antico proveniente dall’epicarso, la parte superiore del sistema carsico.
Implicazioni ecologiche e climatiche
I risultati dello studio offrono nuove informazioni sulle modalità di trasferimento del carbonio dagli ecosistemi terrestri verso le zone insature e, successivamente, verso le acque sotterranee.
Le variazioni stagionali e le caratteristiche degli ecosistemi sovrastanti (prati o foreste) influenzano in modo determinante i processi di esportazione del carbonio.
Questo lavoro sottolinea anche la complessità del ruolo dei sistemi carsici nel ciclo globale del carbonio, mostrando come fattori ecologici e climatici possano interagire per influenzare le dinamiche del carbonio nel sottosuolo.
La grotta di Milandre: un laboratorio naturale
La grotta di Milandre, scelta come sito di studio, rappresenta un laboratorio naturale ideale per analizzare i processi carsici e il ciclo del carbonio.
La combinazione di misurazioni regolari e approcci isotopici ha permesso di acquisire una comprensione dettagliata delle dinamiche del carbonio in condizioni naturali.
Gli autori sottolineano l’importanza di continuare a monitorare sistemi simili in diverse condizioni climatiche e geografiche per ottenere un quadro più completo delle interazioni tra il ciclo del carbonio e i cambiamenti ambientali globali.
Conclusioni e prospettive future
Questo studio rappresenta un passo avanti nella comprensione delle dinamiche del carbonio nei sistemi carsici temperati.
Le informazioni raccolte non solo arricchiscono la conoscenza scientifica sul ruolo dei sistemi sotterranei nel ciclo del carbonio, ma contribuiscono anche a migliorare i modelli previsionali sugli impatti dei cambiamenti climatici.
I risultati evidenziano la necessità di ulteriori ricerche per esplorare i meccanismi che regolano il trasferimento di carbonio nei sistemi carsici e per valutare come tali processi possano rispondere alle pressioni ambientali in evoluzione.
Fonte e studio originale disponibile per il download: https://www.researchgate.net/publication/387118673_Subsurface_CO_2_dynamics_in_a_temperate_karst_system_reveal_complex_seasonal_and_spatial_variations