Riassunto:

Il cambiamento climatico sta determinando alterazioni significative negli ecosistemi della Terra, compreso il delicato equilibrio dei cicli biogeochimici oceanici. Tra le principali preoccupazioni ci sono le mutevoli dinamiche del metano (CH4) e del protossido di azoto (N2O), due potenti gas serra che svolgono un ruolo cruciale nel sistema climatico della Terra. Questi gas sono prodotti e consumati da vari processi biologici, fisici e chimici negli oceani e il loro ciclo è influenzato da molteplici fattori di cambiamento climatico. In questo articolo, esploriamo gli sforzi di ricerca in corso per comprendere come i fattori che determinano il cambiamento climatico rimodellano i cicli oceanici di CH4 e N2O, evidenziando scoperte recenti, lacune nella conoscenza e direzioni future della ricerca.

1. Riscaldamento delle temperature dell'oceano:

L’aumento della temperatura dell’oceano dovuto all’assorbimento di calore di origine antropica ha un impatto significativo sul ciclo di CH4 e N2O. Le acque più calde accelerano i processi microbici, portando potenzialmente a una maggiore produzione di CH4 e alla denitrificazione di N2O. Tuttavia, la risposta di questi processi ai cambiamenti di temperatura può variare nelle diverse regioni oceaniche ed ecosistemi, a seconda delle specifiche comunità microbiche e delle condizioni ambientali.

2. Acidificazione degli oceani:

L’acidificazione degli oceani, derivante dall’aumento dell’assorbimento di anidride carbonica (CO2), altera l’equilibrio del pH dell’acqua di mare. Ciò può influenzare la solubilità, la produzione e il consumo di CH4 e N2O in modi complessi. Ad esempio, l’acidificazione può ridurre la produzione di CH4 da parte di alcuni microrganismi metanogeni stimolando al contempo la produzione di N2O attraverso processi di nitrificazione e denitrificazione.

3. Cambiamenti nella circolazione oceanica:

I cambiamenti nelle correnti oceaniche, i modelli di miscelazione e l’intensità della risalita influenzano il trasporto, la distribuzione e il destino di CH4 e N2O all’interno della colonna d’acqua. La circolazione alterata può modificare la disponibilità dei nutrienti, le concentrazioni di ossigeno e gli habitat delle comunità microbiche responsabili del ciclo di CH4 e N2O, influenzandone i tassi di produzione e consumo.

4. Perdita di ghiaccio marino:

La perdita di ghiaccio marino artico e antartico espone all’atmosfera le acque precedentemente coperte di ghiaccio, portando a cambiamenti nella disponibilità di luce, nella temperatura e nella dinamica dei nutrienti. Questi cambiamenti influenzano la crescita e l’attività del fitoplancton, che svolge un ruolo importante nel ciclo sia del CH4 che dell’N2O. Inoltre, lo scioglimento delle calotte glaciali e dei ghiacciai rilascia pennacchi di acqua dolce che possono influenzare la stratificazione e i modelli di circolazione negli oceani polari, modificando ulteriormente il ciclo di CH4 e N2O.

5. Deossigenazione e anossia:

La deossigenazione degli oceani indotta dai cambiamenti climatici e l’espansione delle zone anossiche influenzano i processi microbici coinvolti nel ciclo di CH4 e N2O. Gli ambienti anossici favoriscono percorsi metabolici alternativi, come la metanogenesi e la denitrificazione, portando ad un aumento della produzione di CH4 e N2O. Comprendere le dinamiche e l’estensione di queste regioni carenti di ossigeno è fondamentale per prevedere i futuri cambiamenti nelle emissioni di gas serra negli oceani.

Lacune di conoscenza e ricerca futura:

Nonostante i significativi sforzi di ricerca, permangono lacune nella nostra comprensione di come i fattori che determinano il cambiamento climatico rimodellano i cicli oceanici di CH4 e N2O. Le aree chiave per la ricerca futura includono:

- Quantificare gli effetti individuali e interattivi di molteplici fattori che determinano il cambiamento climatico sui processi di riciclaggio di CH4 e N2O.

- Esplorare il ruolo delle comunità microbiche e le loro strategie di adattamento nel mediare la produzione e il consumo di CH4 e N2O in condizioni ambientali mutevoli.

- Indagare la variabilità regionale e globale nei modelli di ciclismo di CH4 e N2O nei diversi bacini oceanici ed ecosistemi.

- Sviluppo di modelli accoppiati clima-biogeochimici in grado di prevedere con precisione i futuri cambiamenti nelle emissioni oceaniche di CH4 e N2O in vari scenari di cambiamento climatico.

Affrontando queste lacune di conoscenza, i ricercatori mirano a migliorare la nostra comprensione dell’interazione dinamica tra i fattori che determinano il cambiamento climatico e i cicli oceanici di CH4 e N2O. Questa conoscenza è essenziale per sviluppare strategie di mitigazione efficaci per ridurre al minimo l’impatto delle attività umane sul sistema climatico terrestre e sugli ambienti marini.