Gli scienziati hanno scoperto le condizioni oceaniche che supportano una massiccia fioritura estiva di alghe che copre il 16% dell'oceano globale. Conosciuta come la Grande Cintura di Calcite, questo denso gruppo di un microscopico fitoplancton, coccolitofori, può essere visto nelle immagini satellitari come turbinii turchesi nell'acqua blu scuro dell'Oceano Antartico.

"I satelliti vedono la luce riflessa dai coccolitofori, " ha detto Barney Balch, un ricercatore senior presso il Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Sotto un microscopio ad alta potenza, puoi vedere che questo è perché si circondano di intricati, piastre bianche in carbonato di calcio. Queste lastre di gesso si comportano come milioni di minuscoli specchi sospesi, riflettendo la luce del sole dall'oceano verso i satelliti di osservazione della Terra della NASA".

Balch faceva parte di un team internazionale di ricercatori del Bigelow Laboratory, Università di Southampton (Regno Unito), il Centro Nazionale di Oceanografia di Southampton, e il Bermuda Institute of Ocean Science che ha studiato le condizioni che rendono possibile la fioritura e l'ecologia delle specie di fitoplancton che la compongono. Hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista Biogeoscienze .

"I legami tra la chimica dell'oceano e le popolazioni di coccolitofori e diatomee non sono diretti, " ha detto l'autore principale Helen Smith, un ricercatore dell'Università di Southampton. "Per comprendere appieno l'interazione tra questi due importanti gruppi di fitoplancton e l'ambiente oceanico, abbiamo dovuto mantenere un approccio olistico alla raccolta e all'analisi dei dati."

Il team ha scoperto che la temperatura della superficie del mare, livelli di nutrienti, e la concentrazione di anidride carbonica erano i fattori più importanti nel determinare dove specie di coccolitofori e diatomee, un altro tipo di fitoplancton microscopico, crescere. Come previsto, il ferro disciolto era un fattore chiave nel controllo delle popolazioni di plancton.

"Tutto il fitoplancton ha bisogno di ferro per crescere, ed è generalmente scarso nell'Oceano Meridionale, " ha detto Ben Twining, un ricercatore senior e presidente ad interim del Bigelow Laboratory. "I coccolitofori, ma non necessariamente le diatomee, erano più abbondanti in luoghi con elevati livelli di ferro".

Infatti, le diatomee hanno anche bisogno di silice per costruire i loro esoscheletri di vetro. L'acqua della Great Calcite Belt non ha abbastanza acido silicico per supportare grandi diatomee, che si trovano tipicamente nelle parti più produttive degli oceani del mondo. Questo crea un'opportunità per le specie di minuscolo fitoplancton di prosperare, compresi coccolitofori e specie di diatomee estremamente piccole. Di conseguenza, piccolo fitoplancton dominano la regione.

"Nessun singolo fattore ambientale era responsabile della variabilità del fitoplancton nel nostro studio, che mette in evidenza la complessità del successo del coccolitoforo e della diatomea all'interno della Great Calcite Belt estiva, " ha detto Smith.

Per di più, i ricercatori hanno trovato motivo di mettere in discussione il ruolo nella rimozione del carbonio che si pensa svolga l'Oceano Antartico nel ciclo globale del carbonio, almeno nella Grande Cintura di Calcite. Quando i coccolitofori costruiscono i loro piatti di gesso, rimuovono il carbonio dall'acqua, ma quel processo rilascia anche anidride carbonica nell'oceano di superficie e nell'atmosfera.

In tutto l'Oceano Meridionale, i densi gusci minerali di coccolitofori e diatomee zavorrano particelle di detriti organici che affondano. Questo processo di estrazione del carbonio nelle profondità dell'oceano e lontano dall'atmosfera è chiamato pompa biologica del carbonio. La caratteristica del coccolitoforo che forma la Grande Cintura di Calcite è così grande, però, che può alterare la chimica dell'acqua estiva.

"Quando attraversiamo la Grande Cintura di Calcite, vediamo che ci sono punti caldi di anidride carbonica elevata, in un luogo che rimane generalmente un importante pozzo di carbonio, " ha detto il professor Nicholas Bates, un coautore del Bermuda Institute of Ocean Science.

Questa scoperta migliora l'integrità dei modelli globali del ciclo del carbonio, che può aiutare gli scienziati di tutto il mondo a prevedere il destino dell'anidride carbonica nell'atmosfera.

Balch e il suo team continueranno a studiare gli impatti dei coccolitofori sull'oceano globale, intraprendere crociere supportate dalla National Science Foundation nel 2019 e nel 2020 nell'Oceano Indiano. L'acqua di superficie fredda nella regione della Grande Cintura di Calcite sprofonda in profondità al di sotto del più caldo, acqua meno densa a nord. Quarant'anni dopo, che l'acqua affiora di nuovo vicino all'equatore, contenenti sostanze nutritive che alimentano circa il 75% della crescita microscopica delle piante nei tropici e subtropicali.

"Pensiamo che il fitoplancton della Grande Cintura di Calcite condizioni fondamentalmente quest'acqua prima che sprofondi, modellando ciò che crescerà vicino all'equatore quando l'acqua affiora decenni dopo, " ha detto Balc.