Le oscillazioni periodiche delle concentrazioni di ossigeno nell'acqua di fondo possono alterare le comunità bentoniche e lo stoccaggio del carbonio per decenni, rivela un nuovo studio pubblicato su Progressi scientifici . Ciò è particolarmente rilevante in quanto le condizioni di scarsità di ossigeno sono in aumento negli oceani del mondo.

Il fondale marino svolge un ruolo chiave nei cicli elementali globali. I suoi abitanti consumano e riciclano la materia organica che affonda sul fondo. Generalmente, solo una piccola parte di quel materiale viene seppellita nel fondo marino. La parte del leone è rimineralizzata dalla vita del fondale marino, ovvero scomposta e restituita all'ecosistema per la produzione di nuova biomassa. Così, il destino di questo materiale sul fondo del mare ha un impatto cruciale sul ciclo globale del carbonio e dei nutrienti e, come conseguenza, produttività marina e il nostro clima.

carenza temporanea, conservazione a lungo termine

Gli animali hanno bisogno di ossigeno per respirare. Quindi, la diminuzione dell'apporto di ossigeno dal fondo dell'acqua ha un impatto negativo sulla composizione della comunità e sull'attività dei sedimenti marini. Fino a che punto determina anche la remineralizzazione e quindi i tassi di seppellimento del carbonio sono rimasti controversi. Gerdhard Jessen dell'Istituto Max Planck per la microbiologia marina di Brema, Germania, e un team internazionale di ricercatori rivela in Science Advances che il calo delle concentrazioni di ossigeno nell'acqua di fondo influenza in modo significativo lo stoccaggio del carbonio nel fondo marino per decenni. Questo effetto si verifica prima di quanto si pensasse in precedenza e su aree più ampie del fondo marino. Quando l'ossigeno si esaurisce, sostanzialmente meno materia organica viene remineralizzata e sostanzialmente più ne viene sepolta. E ciò che viene sepolto rimane sepolto per molto tempo. "La quantità di materia organica che finisce nel fondale marino aumenta della metà quando il fondo marino è periodicamente a corto di ossigeno", dice Jessen. "Anche bocconcini gustosi e facilmente reperibili, come materiale algale appena depositato, non si consumano".

Il Mar Nero come laboratorio naturale

È difficile simulare processi così complessi e a lungo termine in laboratorio. Perciò, Jessen e i suoi colleghi hanno portato la nave da ricerca Maria S. Merian nel Mar Nero, il più grande corpo idrico naturalmente anossico al mondo, nell'ambito del progetto europeo FP7 HYPOX. Là, la stratificazione stabile determina un gradiente naturale delle concentrazioni di ossigeno nell'acqua di fondo sulla piattaforma esterna, che vanno da acque poco profonde ben ossigenate in condizioni di ossigeno variabili ad acque più profonde anossiche al di sotto di circa 160 metri di profondità. Ciò fornisce condizioni sperimentali quasi perfette. "Abbiamo usato il fondo del Mar Nero come un laboratorio naturale. Ci ha permesso di indagare su cosa potrebbe succedere a molte parti degli oceani del mondo, "dice Jessen.

"Le aree a basso contenuto di ossigeno negli oceani sono in aumento, principalmente come conseguenza degli apporti di nutrienti antropici e del cambiamento climatico", spiega Antje Boezio, autore senior dello studio e capogruppo del gruppo di ricerca HGF-MPG per l'ecologia e la tecnologia del mare profondo. "Così, è particolarmente importante capire e misurare cosa significa lo stress da ossigeno negli oceani per i loro abitanti e per i cicli biogeochimici globali".

Cambiare la vita del fondale marino

Come mai gli effetti sono così drastici se il fondale è periodicamente senza fiato? "La carenza di ossigeno modifica la comunità faunistica del fondo marino, " elabora Boezio. In particolare gli animali più grandi, come vermi e cozze, non può sopravvivere senza di essa. Questi animali rovistano nei sedimenti in cerca di cibo e riparo, mescolando ossigeno e sostanze nutritive per i più piccoli abitanti del fondo marino nel processo. "I grandi organismi scompaiono quando l'ossigeno scarseggia. I soli batteri dei sedimenti sono poi responsabili della remineralizzazione della materia organica che arriva al fondo marino, ma si muovono lentamente e impiegano molto tempo per abbattere materiali complessi senza l'aiuto di animali." Di conseguenza, in condizioni ipossiche più materiale organico viene sepolto e quindi rimosso dal sistema. Microrganismi anaerobici, guadagnando la loro energia senza ossigeno, ad esempio mediante fermentazione o riduzione dei solfati, prendere il timone. Questi producono anche solfuri tossici, rallentando ulteriormente la disgregazione dei materiali.

"Il Mar Nero può insegnarci molte lezioni", dice Boezio, "poiché rivela chiaramente gli effetti delle condizioni fluttuanti e di scarsità di ossigeno sull'ecosistema oceanico, causando enormi cambiamenti nei servizi dell'ecosistema per noi umani. Indagini come quella attuale sono quindi indispensabili di fronte al cambiamento globale, per rilevare in tempo i segnali di allarme dall'oceano."