Negli ultimi anni si sono registrati notevoli progressi nella comprensione delle proprietà del suolo in relazione al microbiota che lo “abita”. Tuttavia, gli effetti dei microrganismi sul proprio habitat hanno ricevuto minore attenzione, con la maggior parte degli studi concentrati sul ruolo della flora microbica nelle dinamiche del carbonio e dell’azoto nel suolo.

I microrganismi che abitano il suolo non sono soltanto coinvolti nel ciclo dei nutrienti e nelle trasformazioni biologiche, ma modificano anche l’habitat attraverso vari meccanismi biochimici e biofisici. Questa interazione, alterando le proprietà del suolo, può avere un impatto ecologico significativo. 

Una recente review, pubblicata sulla rivista Nature Reviews Microbiology, descrive i processi mediante i quali i microrganismi influenzano il loro habitat ed esplora il potenziale della manipolazione del microbiota del suolo per contrastare le minacce legate al cambiamento climatico.

Diversità del microbiota del suolo e sue funzioni 

Nel suolo, i microorganismi giocano un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio organico e dei nutrienti. 

Un singolo grammo di suolo può ospitare migliaia di taxa microbici, tra cui virus, batteri, archeobatteri, protisti e funghi. Le attività microbiche influenzano la biogeochimica del suolo e la chimica atmosferica, contribuendo alla produzione e al consumo di gas serra. 

Gli eterotrofi, i microrganismi che metabolizzano il carbonio organico rilasciando principalmente CO₂, sono cruciali per il bilancio del carbonio organico nel suolo. In condizioni anossiche (basse concentrazioni di O₂), i microrganismi anaerobici possono utilizzare vari accettori di elettroni diversi dall’O₂, come nitrati, ferro ossidato, manganese, solfato e anche CO₂. 

Alcune specie batteriche sono in grado di fissare l’azoto atmosferico in ammoniaca, un processo vitale eseguito sia da batteri liberi che da quelli simbiotici con le piante, contribuendo con oltre 100 Tg (1 teragrammo corrisponde a 10¹² grammi) di azoto all’anno prodotti nei suoli al livello globale. 

La vasta diversità microbica e le molteplici attività metaboliche nel suolo continuano ad essere scoperte grazie alle moderne tecniche meta-omiche e sono il risultato di numerosi fattori interconnessi, come la complessità delle risorse organiche del suolo, la diversità di donatori ed accettori di elettroni inorganici e organici e la struttura fisica del suolo, che contribuisce a una notevole eterogeneità microscopica delle condizioni ambientali, compresi pH, concentrazione di O₂, umidità e disponibilità di risorse.

Contrastare le minacce al suolo e il cambiamento climatico

I microrganismi che vivono nel suolo sono, quindi, in grado di alterare e modificare diverse caratteristiche del suolo, dal pH del terreno, ai minerali e metalli in esso contenuti, dalla sua struttura, all’acqua infiltrata, generando complessi feedback ecologici. Considerando i numerosi modi in cui i microrganismi possono influenzare le proprietà del suolo, è lecito chiedersi come il microbiota possa essere modificato per contrastare le minacce relative al proprio habitat e il cambiamento climatico globale. 

Sebbene esista nell’agricoltura una lunga storia di controllo delle comunità microbiche tramite composti antimicrobici e fertilizzanti organici, ci sono nuove opportunità per utilizzare i microrganismi come approccio innovativo per affrontare minacce come erosione, contaminazione e squilibri nutritivi. Ad esempio, la precipitazione di carbonati indotta microbicamente (MICP), che cementa le particelle di suolo, potrebbe essere usata per limitare la perdita di materia organica e nutrienti causata dall’erosione. 

Anche il biorisanamento sfrutta le capacità dei microbi per degradare o immobilizzare inquinanti come pesticidi e metalli pesanti. Inoltre, i microrganismi possono migliorare la fertilità del suolo rilasciando nutrienti a partire dai minerali che lo compongono. 

L’inoculazione di microrganismi specifici in esperimenti controllati ha mostrato risultati promettenti, come l’aumento dell’infiltrazione d’acqua e la riduzione dell’idrofobicità del suolo, offrendo soluzioni sostenibili per la salute del terreno e la mitigazione dei cambiamenti dovuti alla variazione climatica.

Conclusioni 

I microrganismi che vivono nel suolo sono in grado di modificare l’ambiente, alterando pH, disponibilità di metalli, composizione minerale, aggregazione e idrologia del suolo. 

Questi cambiamenti influenzano profondamente la fisica e la chimica del terreno e, reciprocamente, le comunità microbiche. Le interazioni microbo-suolo creano reti in cui i microrganismi guidano i cambiamenti ambientali, che a loro volta modellano la composizione e l’attività delle comunità microbiche e le loro traiettorie evolutive.

Per migliorare la conoscenza di queste dinamiche, saranno necessari studi integrati che uniscano scienza del suolo, ecologia, biogeochimica, evoluzionismo e microbiologia, che potrebbero aiutarci a proteggere e ripristinare il suolo sfruttando le interazioni naturali tra gli organismi che lo abitano. 

Infatti, le variazioni indotte dai microrganismi potrebbero limitare l’erosione, promuovere il sequestro del carbonio e ripristinare suoli contaminati tramite biorisanamento.