Vita microbica sotterranea più stabile del previsto

Il centro termale di Lavey-les-Bains utilizza l'acqua calda naturale della falda acquifera (foto: Alain Baschenis).

1 luglio 2025 | Universität Texas / Eawag

Nota: Questo testo è stato tradotto in italiano automaticamente con DeepL Pro. Per l'articolo originale si prega di selezionare Tedesco o Inglese (per cambiare lingua vedasi in alto nella pagina).

Le comunità microbiche che vivono in profondità nelle acque sotterranee di Lavey-les-Bains rimangono sorprendentemente stabili durante tutto l'anno, anche se la composizione dell'acqua cambia stagionalmente. Questo è il risultato di uno studio condotto dai ricercatori dell'Eawag che contribuisce a una migliore comprensione dei sistemi geotermici e della vita microbica nelle profondità del sottosuolo.

I sistemi di acque sotterranee termali, come quelli che si trovano nelle Alpi vicino a Lavey-les-Bains, sono corpi idrici sotterranei naturalmente caldi, alcuni dei quali emergono come sorgenti calde sulla superficie terrestre. Questi sistemi sono ricchi di gas e minerali. Tuttavia, ospitano anche ecosistemi in cui i microbi vivono senza luce solare, utilizzando zolfo, ferro o idrogeno per il loro metabolismo. Tuttavia, è difficile studiare queste comunità microbiche perché i loro habitat sono difficilmente accessibili. Pertanto, le conoscenze sui sistemi di acque sotterranee termali, che sono anche interessanti per il loro potenziale di produzione di energia rispettosa del clima, sono ancora limitate.

Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)" fa ora luce su questi ecosistemi nascosti. Sébastien Giroud, del dipartimento Risorse idriche e acqua potabile dell'Istituto federale di scienze e tecnologie acquatiche (Eawag), nell'ambito della sua tesi di dottorato ha studiato come i microbi sotterranei reagiscono ai cambiamenti stagionali della composizione chimica dell'acqua. A tal fine, Giroud e il suo team hanno campionato le acque sotterranee a profondità comprese tra 200 e 500 metri durante tutto l'anno. Sono stati misurati ioni disciolti, isotopi dell'acqua e gas nobili per registrare la variabilità della chimica dell'acqua. Anche il sequenziamento del DNA ha fornito informazioni sui cambiamenti nella composizione microbica.

Uno dei punti di misurazione a Lavey-les-Bains, dove l'acqua termale viene pompata da 200 metri di profondità.
L'analizzatore di gas mobile ("miniRuedi") nella custodia arancione analizza i gas contenuti nell'acqua termale.
(Foto: Sébastien Giroud, Eawag)

I risultati mostrano qualcosa di inaspettato: sebbene gli indicatori geochimici come la conducibilità elettrica e la concentrazione di gas disciolti mostrino chiare fluttuazioni stagionali nella composizione dell'acqua, le comunità microbiche rimangono stabili. La composizione variabile dell'acqua è dovuta alla miscela stagionale di acque sotterranee più giovani, vicine alla superficie e vecchie, provenienti dalle profondità del sistema termale. Ciò è dovuto principalmente allo scioglimento delle nevi e alla relativa ricarica delle acque sotterranee in estate. Al contrario, le comunità microbiche, la cui composizione varia con la profondità, non cambiano quasi mai nel corso dell'anno: ad esempio, i batteri che degradano lo zolfo dominano a 200 m di profondità, mentre i batteri che utilizzano solfato, ferro o idrogeno predominano a 500 m di profondità.

Questi risultati suggeriscono che non è la composizione dell'acqua ma altre condizioni ambientali, in questo caso la temperatura, a determinare la vita microbica nei sistemi di acque sotterranee continentali profonde. I dati testimoniano anche la notevole resilienza della vita microbica nelle profondità della Terra. "L'ipotesi che tutta la vita nel sottosuolo sia influenzata dalle condizioni in superficie viene così relativizzata", afferma Sébastien Giroud. Tuttavia, secondo il ricercatore, è ancora più importante chiarire le conseguenze degli interventi nel sottosuolo, come l'estrazione o la fornitura di calore (vedi anche box).

Questo testo è stato scritto dal Marine Science Institute dell'Università del Texas e rivisto e integrato da Eawag.

Acque sotterranee sotto pressione

Le acque sotterranee in prossimità della superficie sono sottoposte a forti pressioni, soprattutto in aree densamente utilizzate come l'Altopiano svizzero: oltre all'inquinamento materiale dovuto al traffico, all'agricoltura o alle discariche, c'è anche l'inquinamento termico dovuto ai cambiamenti climatici, alle strutture sotterranee e alle estrazioni che raggiungono le acque sotterranee. La misura in cui anche le falde acquifere più profonde sono esposte a questa pressione e le possibili conseguenze degli interventi sono oggetto di studi e progetti di ricerca. Ad esempio, in relazione allo stoccaggio di calore a circa 100 metri di profondità nel progetto ARTS del campus Empa-Eawag di Dübendorf. Anche il governo federale si sta occupando della questione: una mozione, su cui è in corso di elaborazione un rapporto, chiede se le attuali norme sulle variazioni di temperatura nelle acque sotterranee debbano essere applicate anche a livelli più profondi o se possano essere attenuate.

Il 4 settembre si terrà anche la giornata informativa dell'Eawag su questo tema:"Le acque sotterranee - utilizzare e proteggere l'acqua potabile come risorsa".
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Immagine di copertina: il centro termale di Lavey-les-Bains utilizza acqua di falda calda naturale (Foto: Alain Baschenis).

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         th deep groundwater. Despite vertically similar fluid geochemical compositio
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         oupling of dynamic water source partitioning and stable microbial community 
         structure has not been previously observed and fills a critical gap in our u
         nderstanding of geothermal systems and microbial life in the deep subsurface
         . At 200 m, the communities are dominated by sulfur-disproportionating Bacte
         ria (<em>Dissulfurispira</em>) and Micrarchaeota, while at 500 m the major g
         roups include sulfate- and iron-reducers and/or hydrogen-oxidizers (Thermale
         s, Thermodesulfobacteriota, and Bathyarchaeota). Our study highlights the re
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Giroud, S.; Deng, L.; Lever, M. A.; Schilling, O. S.; Kipfer, R. (2025) Resilience of deep aquifer microbial communities to seasonal hydrological fluctuations, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PNAS, 122(23), e2422608122 (9 pp.), doi:10.1073/pnas.2422608122, Institutional Repository

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