Nel 2011, i ricercatori hanno osservato qualcosa che dovrebbe essere impossibile:un'enorme fioritura di fitoplancton che cresce sotto il ghiaccio marino artico in condizioni che avrebbero dovuto essere troppo buie per sopravvivere a qualsiasi cosa che richiedesse la fotosintesi. Così, come è stata possibile questa fioritura?

Utilizzando modelli matematici, ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno scoperto che l'assottigliamento del ghiaccio marino artico potrebbe essere responsabile di queste fioriture e di altre fioriture in futuro, potenzialmente causando un'interruzione significativa della catena alimentare artica.

La ricerca è descritta in Progressi scientifici ed è una collaborazione tra ricercatori di SEAS, Università di Oxford e Università di Reading.

Il fitoplancton è alla base dell'intera rete alimentare artica. Ogni estate, quando il ghiaccio marino si ritira, la luce del sole che colpisce l'acqua aperta innesca una massiccia fioritura di plancton. Questi pennacchi attirano i pesci, che attirano predatori più grandi e forniscono cibo alle comunità indigene che vivono nell'Artico.

Il fitoplancton non dovrebbe essere in grado di crescere sotto il ghiaccio perché il ghiaccio riflette la maggior parte della luce solare nello spazio, impedendogli di raggiungere l'acqua sottostante.

Ma negli ultimi decenni, Il ghiaccio artico è diventato più scuro e più sottile a causa del riscaldamento delle temperature, permettendo a sempre più luce solare di penetrare nell'acqua sottostante. Grande, scure pozze d'acqua sulla superficie del ghiaccio, noti come stagni di fusione, sono aumentati, abbassando la riflettività del ghiaccio. Il ghiaccio che rimane congelato è sottile e si assottiglia.

"La nostra grande domanda era, quanta luce solare viene trasmessa attraverso il ghiaccio marino, sia in funzione dello spessore, che sta diminuendo, e la percentuale di stagno di fusione, che è andato aumentando, " ha detto Chris Horvat, primo autore del paper e dottorando in matematica applicata presso SEAS. "Quello che abbiamo scoperto è che siamo passati da uno stato in cui non c'era alcun potenziale per la fioritura del plancton a vaste regioni dell'Artico che sono suscettibili a questo tipo di crescita".

La modellazione matematica del team ha scoperto che mentre gli stagni di fusione contribuiscono a condizioni favorevoli alle fioriture, il più grande colpevole è lo spessore del ghiaccio.

Venti anni fa, solo il 3-4 percento circa del ghiaccio marino artico era abbastanza sottile da consentire la fioritura di grandi colonie di plancton al di sotto. Oggi, i ricercatori hanno scoperto che quasi il 30 percento dell'Oceano Artico coperto di ghiaccio consente la fioritura sotto il ghiaccio nei mesi estivi.

"Il calo metrico dello spessore del ghiaccio marino nell'Artico negli ultimi 30 anni ha cambiato radicalmente l'ecologia in quell'area, " disse Horvat. "All'improvviso, la nostra intera idea su come funziona questo ecosistema è diversa. Le fondamenta della rete alimentare artica stanno ora crescendo in un momento diverso e in luoghi meno accessibili agli animali che hanno bisogno di ossigeno".

I ricercatori sperano che il loro modello possa essere utile per pianificare spedizioni future per osservare queste fioriture e misurare l'impatto che questo cambiamento avrà sugli ecosistemi.