Studio del cambiamento climatico in camere ad ambiente controllato

L'Università di Sheffield può essere orgogliosa delle proprie strutture ad ambiente controllato. Il Dipartimento di zoologia e botanica ospita un totale di 58 camere ad ambiente controllato all'avanguardia e sale per studi sulla crescita delle piante, in grado di simulare qualsiasi clima, dall'artico ai tropici.

L'Università di Sheffield ha celebrato il suo centesimo anniversario nel 2005. Fondata nel 1905, la storia dell'università risale all'inizio del XIX secolo, quando la Sheffield School of Medicine fu fondata nel 1828. Oggi l'università è composta da 70 dipartimenti accademici e conta oltre 24.000 studenti. Il Dipartimento di zoologia e botanica è affermata nella ricerca in botanica, zoologia ed ecologia microbica. Notevoli sono anche le sue strutture per gli studi sulla crescita delle piante: un impianto ad ambiente controllato per lo studio di come le piante terrestri e vari ecosistemi rispondono ai cambiamenti climatici.

Controllo dell'ambiente

Le camere dedicate alla crescita delle piante dell'Università di Sheffield sono ospitate all'interno del Dipartimento di zoologia e botanica, ma anche altri dipartimenti, come il Dipartimento di biologia molecolare e biotecnologia, utilizzano ambienti all'avanguardia. Le superfici delle camere calpestabili più grandi superano i 15 m2. Le camere sono controllate da computer e monitorano la temperatura, l'umidità, la radiazione fotosinteticamente attiva e la concentrazione di biossido di carbonio. Le camere misurano l'umidità e la CO2 con dispositivi di Vaisala. Le camere più recenti sono dotate delle sonde per biossido di carbonio GMP343 CARBOCAP® di Vaisala. "Utilizzeremo le sonde di Vaisala in tutti i nostri nuovi progetti", afferma Darren Rose, sovrintendente di laboratorio del dipartimento.

Le temperature negli ambienti controllati possono variare dall'estate all'inverno, l'umidità dalla tundra secca alla foresta pluviale tropicale e la concentrazione di CO2 dall'ambiente a una concentrazione di CO2 elevata fino a 2000 ppm. È inoltre prevista l'estensione dell'intervallo di controllo della CO2 di alcune camere a livelli sottoambientali di 180 ppm fino a concentrazioni elevate di 4000 ppm, indipendentemente dalla concentrazione di CO2 all'esterno, che in genere è di circa 380 ppm.

Sguardo al futuro

Le camere dell'Università di Sheffield possono simulare qualsiasi ambiente terrestre. La ricerca condotta nelle camere è mirata a determinare le conseguenze dei cambiamenti climatici e atmosferici sulle piante. Poiché è abbastanza evidente che la concentrazione atmosferica di CO2 aumenterà in futuro, è necessario valutare l'impatto di un'elevata concentrazione di CO2 sulla vegetazione terrestre e il modo in cui gli attuali ecosistemi saranno alterati. La concentrazione atmosferica di CO2, la distribuzione globale della vegetazione e la sua struttura, nonché il clima attuale sono collegati in modo estremamente complesso. I cambiamenti in una di queste aree influenzano l'intero ciclo del carbonio terrestre tra l'atmosfera e la biosfera.

È inoltre importante che la produzione alimentare sia consapevole delle conseguenze dei cambiamenti climatici sulla crescita delle colture. Un clima che cambia avrà anche un impatto sul numero e sulle specie di parassiti e malattie in grado di devastare le colture. L'aumento degli studi sperimentali nelle camere di crescita delle piante renderà più accurati i modelli costruiti dei probabili scenari climatici futuri. Oltre a studiare i futuri cambiamenti climatici, gli ambienti controllati simuleranno gli eventi climatici del passato. Ad esempio, un ambiente polare con una concentrazione di CO2 sottoambientale che simula un'era glaciale preistorica può essere creato rapidamente con la pressione di alcuni pulsanti. La simulazione di un clima del passato aiuta i ricercatori a comprendere l'effetto del cambiamento climatico sull'evoluzione delle piante.

Calibrazioni delle camere

L'uso frequente delle camere e gli elevati standard richiesti implicano l'esigenza di una manutenzione almeno semestrale. "Abbiamo una procedura di calibrazione molto rigorosa", afferma Darren Rose, che in qualità di sovrintendente di laboratorio garantisce che ogni elemento della struttura funzioni senza intoppi. Un set di calibrazione che include il misuratore di umidità e temperatura portatile HM70 HUMICAP® e una sonda di biossido di carbonio GMP343 CARBOCAP®, entrambi di Vaisala, è utilizzato di frequente per i controlli sul campo delle camere.

Piani di espansione

Il Dipartimento di zoologia e botanica programma un'espansione delle sue imponenti strutture costruendo due serre di ricerca e una sala di crescita per la ricerca di simulazione polare. Le nuove strutture aggiungeranno circa 500 m2 all'area ad ambiente controllato, offrendo la possibilità di controllare e monitorare temperatura, umidità, luce e concentrazione di CO2.

L'articolo è stato pubblicato per la prima volta su Vaisala News 169/2005 (Maria Uusimaa, Vaisala Helsinki, Finlandia).