La ricerca ha scoperto che gli stagni rilasciano più gas serra di quanti ne immagazzinino.

19 settembre 2023

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di Krishna Ramanujan, Cornell University

Sebbene gli stagni creati dall'uomo sequestrino e rilascino gas serra, sommati possono essere emittenti netti, secondo due studi correlati condotti da ricercatori del Cornell.

Questi studi iniziano a quantificare gli effetti significativi che gli stagni, sia naturali che creati dall'uomo, hanno sul bilancio dei gas serra a livello globale, misurazioni che non sono ben comprese.

"I modelli climatici globali e le previsioni si basano su un'accurata contabilizzazione delle emissioni di gas serra e sulla conservazione del carbonio," ha detto Meredith Holgerson, assistente professore di ecologia e biologia evolutiva presso il College of Agriculture and Life Sciences e autrice principale degli studi. Nicholas Ray, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Holgerson, è co-autore di entrambi gli articoli.

Holgerson e colleghi hanno precedentemente stimato che gli stagni - definiti come superfici di 5 ettari o meno e che potrebbero essere presenti in 1 miliardo sulla Terra - possono contribuire al 5% delle emissioni globali di metano nell'atmosfera. Ma senza misurazioni accurate su molti corpi idrici, il numero reale potrebbe essere la metà o il doppio di tale percentuale. Allo stesso tempo, esistono poche stime sui tassi di sepoltura del carbonio negli stagni.

Un articolo intitolato "Tassi elevati di sepoltura di carbonio legati alla produzione autotona negli stagni artificiali," pubblicato sulla rivista Limnology and Oceanography Letters, esamina quanto carbonio viene sequestrato in 22 stagni sperimentali di Cornell.

Gli stagni identici - in totale 50 - costruiti nel 1964, hanno fornito ambienti altamente controllati, con registrazioni dettagliate dagli studi precedenti. I dati hanno permesso a Holgerson e Ray di valutare come le attività di gestione abbiano contribuito alla conservazione del carbonio.

Nello studio, i ricercatori hanno esaminato le attività di gestione passate, prelevato campioni sedimentari e misurato lo spessore dei sedimenti per ciascuno dei 22 stagni oggetto di studio. Hanno misurato la quantità di carbonio nel sedimento, estrapolato tali misurazioni all'intero stagno, diviso tale numero per l'età dello stagno per ottenere la quantità di carbonio sequestrata annualmente per metro quadrato, un numero dello stesso ordine di grandezza delle zone umide e delle mangrovie, e superiore ai laghi.

Hanno inoltre scoperto che i tassi di sepoltura del carbonio sono influenzati dalle piante acquatiche (quelle abbastanza grandi da essere visibili), dai pesci e dagli apporti di livelli elevati di azoto rispetto al fosforo, nutrienti che potrebbero non essere rinnovati in uno stagno statico e diventare limitati. I tipi e i rapporti corretti di nutrienti aggiunti favoriscono la crescita delle piante, che utilizzano il carbonio per le cellule e lo depositano sul fondo dello stagno quando le piante muoiono.

Anche se mancano dati sulla sepoltura di carbonio organico negli stagni naturali, i ricercatori hanno estrapolato i loro risultati per stimare il tasso totale di sepoltura del carbonio negli stagni, sia naturali che artificiali, a livello globale. Hanno concluso che gli stagni naturali e artificiali sequestrano dal 65% all'87% della quantità totale stimata conservata da tutti i laghi, il che indica che i ricercatori sottostimano globalmente la sepoltura del carbonio negli stagni e nei laghi.

Il secondo studio, intitolato "Elevata variabilità intra-stagionale delle emissioni di gas serra dagli stagni costruiti temperati," pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters, ha esaminato le emissioni stagionali di gas serra (principalmente di anidride carbonica e metano) da quattro degli stagni sperimentali di Cornell.

Nello studio, i ricercatori hanno misurato le emissioni di gas dagli stagni circa ogni due settimane nel corso del periodo privo di ghiaccio nel 2021.

"Le stime globali del bilancio dei gas serra degli stagni sono molto incerte, in parte a causa della mancanza di misurazioni temporali," ha detto Ray, autore principale dello studio. I ricercatori hanno scoperto che il metano - un gas serra 25 volte più potente dell'anidride carbonica - rappresentava la maggior parte del gas emesso annualmente e le emissioni di anidride carbonica e metano variavano enormemente a seconda delle stagioni.

Gli stagni assorbono anidride carbonica nei mesi estivi iniziali quando le piante sono in crescita e poi la emettono in seguito, quando le piante si decompongono. Il metano viene emesso durante i mesi caldi, ma le variazioni settimanali nelle emissioni sono elevate, evidenziando la necessità di campionamenti frequenti per una contabilizzazione accurata.

The researchers found that when water was stratified (a layer of warm water sitting on top of cold bottom waters), methane built up and led to overall higher emissions than when water was mixed by wind or sudden cooling. That's because micro-organisms on the pond bed that produce methane require low-oxygen conditions that is disrupted by mixing.

When the results from the two papers are considered together, ponds are net emitters of greenhouse gases, due to methane release overwhelming the amount of carbon stored in the sediments. But the findings also offer the possibility of reducing methane emissions with bubblers or underwater circulators.

'If we could reduce that methane number, we could potentially flip these ponds from being net emitters to net sinks, but we have to get a handle on that methane,' Holgerson said.

Journal information: Limnology and Oceanography Letters , Geophysical Research Letters

Provided by Cornell University