fitoplancton, microbi fotosintetici unicellulari, svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo globale del carbonio e alimentano le reti trofiche marine. Globalmente, la produttività del fitoplancton è regolata dalla disponibilità di nutrienti essenziali come azoto e ferro. Ricercatori del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, ora sono stati in grado di dimostrare che la crescita del fitoplancton su vaste estensioni dell'oceano non è limitata da un singolo nutriente, ma da più nutrienti contemporaneamente. Lo studio è stato pubblicato oggi sulla principale rivista scientifica Natura .

I flussi di nutrienti verso la superficie dell'oceano stanno cambiando. Tali cambiamenti influenzeranno quasi sicuramente la produttività del fitoplancton e avranno un impatto sulle reti trofiche marine e sul ciclo del carbonio. Ma come, Esattamente, la produttività del fitoplancton sarà influenzata? Per rispondere a questa domanda, è importante sapere quali nutrienti limitano la crescita del fitoplancton nell'oceano. Le misurazioni delle concentrazioni di nutrienti nell'oceano hanno mostrato un diffuso esaurimento di più elementi contemporaneamente. Però, ad oggi, nessuno studio sperimentale ha dimostrato in modo convincente la cosiddetta co-limitazione della crescita da parte di più di un nutriente su vaste estensioni dell'oceano.

Un team di ricerca internazionale guidato dal biogeochimico marino Dr. Thomas Browning del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, ha ora dimostrato che in vaste regioni dell'Atlantico meridionale, era necessaria una combinazione di due nutrienti per stimolare la crescita del fitoplancton, mentre in alcuni casi, erano necessari tre nutrienti separati per massimizzare la crescita. Il team ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista scientifica Natura . "La co-limitazione dei nutrienti è stata proposta molte volte in passato. Tuttavia, siamo stati in grado di dimostrarlo sperimentalmente su grandi estensioni oceanografiche per la prima volta, "dice il dottor Browning.

Lo studio si basa sui risultati di una spedizione condotta nell'ambito del programma internazionale GEOTRACES sulla nave da ricerca tedesca METEOR al largo dell'Africa sudoccidentale nel novembre-dicembre 2015. In numerosi siti lungo i migliaia di chilometri di pista da crociera, Il dottor Browning ha prelevato campioni d'acqua per esperimenti in cui l'azoto, ferro da stiro, e cobalto sono stati aggiunti in tutte le possibili combinazioni e incubati in un ambiente che simulava l'oceano.

"La configurazione sperimentale sembra abbastanza semplice. Tuttavia, l'implementazione tecnica di questi tipi di esperimenti è in realtà complessa in quanto è necessario garantire l'assenza assoluta di contaminazione delle camere sperimentali con oligoelementi. Questa è una sfida perché questi elementi si trovano quasi ovunque sulle navi, anche su nuove superfici di plastica, " spiega il dott. Browning. "Il fitoplancton è anche molto sensibile alla luce e alla temperatura, quindi è stata necessaria una cura particolare durante la raccolta e la conservazione di questi campioni".

Sono stati trovati anche modelli spaziali nei nutrienti che limitano la crescita del fitoplancton. Mentre in alcuni campioni più vicini alla costa un singolo nutriente ha aumentato significativamente la crescita del plancton, erano necessari almeno due nutrienti per stimolare la crescita nei campioni prelevati dall'oceano aperto. "Un'altra scoperta chiave è stata che abbiamo scoperto che questi regimi di limitazione potevano essere riconciliati con le concentrazioni di nutrienti misurate nell'acqua di mare ambientale, "dice il dottor Browning.

Questo risultato successivo è significativo in quanto suggerisce il potenziale per fare previsioni su larga scala sulla limitazione dei nutrienti utilizzando nuovi dati provenienti da programmi come GEOTRACES, un grande sforzo internazionale per mappare le concentrazioni di nutrienti nell'oceano. I risultati hanno anche implicazioni per i modelli oceanici globali. "Molti modelli biogeochimici non affrontano ancora adeguatamente l'importanza della co-limitazione dei nutrienti. Il nostro studio può aiutare a migliorare la rappresentazione di questo, " dice il dottor Browning. Aggiunge, "Certo, questo è solo il primo passo. Esperimenti simili dovrebbero essere condotti in altre regioni per valutare quanto sia diffuso il fenomeno. In definitiva, combinare tali informazioni con misurazioni dei nutrienti a livello mondiale e miglioramenti nei modelli biogeochimici oceanici ci consentirà di fare previsioni solide sulla limitazione dei nutrienti e sulla sua risposta al cambiamento su scala globale. "