Piccoli cristalli di gesso possono rendere il fitoplancton così pesante da affondare rapidamente, trasportando grandi quantità di carbonio nelle profondità dell'oceano. Gli esperti dell'Istituto Alfred Wegener hanno recentemente osservato questo fenomeno per la prima volta nell'Artico. Come risultato di questo massiccio trasporto di alghe, nel futuro, grandi quantità di nutrienti potrebbero essere perse dalle acque superficiali.

Quando le alghe marine muoiono, di solito galleggiano al rallentatore nelle profondità dell'oceano. Però, durante una spedizione con il rompighiaccio di ricerca Polarstern nell'Artico nella primavera del 2015, scienziati dell'Istituto Alfred Wegener, Il Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI) ha scoperto un fenomeno che accelera significativamente questo trasporto:minuscoli cristalli di gesso, che si formano durante il congelamento del sale negli spazi porosi del ghiaccio marino artico, appesantire il fitoplancton come una pesante zavorra, tirandoli a fondo nel giro di poche ore.

L'effetto è come un ascensore espresso per il carbonio che contengono. "Questo meccanismo era in precedenza completamente sconosciuto, " dice la biogeologa marina Dr. Jutta Wollenburg, che ha scoperto i grumi di fitoplancton appesantiti da cristalli di gesso sul fondo del mare durante la cosiddetta spedizione TRANSSIZ. Ora, insieme a un team internazionale di ricercatori, ha pubblicato un articolo sulla rivista Rapporti scientifici su questo processo. "La rapida esportazione di fitoplancton potrebbe avere una serie di effetti sul ciclo del carbonio e sulla produttività dell'Artico, a scale che non possiamo ancora prevedere con precisione."

Proprio come le piante sulla terra, durante la fotosintesi, il fitoplancton assorbe anidride carbonica, che usano per produrre composti di glucosio ad alta energia. In questo modo, assorbono anidride carbonica dall'atmosfera. Una volta che il fitoplancton muore, comincia ad affondare. Eppure solo una piccola frazione raggiunge effettivamente il fondo marino. La stragrande maggioranza del fitoplancton rimane negli strati più alti dell'acqua dove viene scomposto dai batteri, rilasciando i loro nutrienti e anidride carbonica. Al contrario, i cristalli di gesso incorporati apparentemente trascinano i grumi di fitoplancton così rapidamente che non c'è tempo per romperli, facendo sì che una maggiore massa di fitoplancton raggiunga il fondo marino. Se questi cristalli trascinano il fitoplancton prima che i batteri possano decomporli, gli strati superiori dell'acqua potrebbero perdere sostanze nutritive come il nitrato. Questo potrebbe, a sua volta, influenzare la rete trofica marina. Nutrienti, importanti per la crescita del fitoplancton, sono scarse; a sua volta, il fitoplancton è la fonte di cibo per i piccoli crostacei, che sono essi stessi un alimento base per il pesce. "Però, a causa del trasporto del gesso, più cibo sta trovando la sua strada verso le profondità oceaniche solitamente povere di cibo, ", afferma Jutta Wollenburg. "Abbiamo già osservato come il mutato afflusso di cibo abbia influenzato le comunità biologiche di acque profonde nell'Artico".

Come tale, questo fenomeno appena osservato solleva una serie di nuove domande. Jutta Wollenburg lo ha notato per la prima volta durante l'utilizzo di un multicorer (MUC), un dispositivo dotato di una videocamera e utilizzato per raccogliere campioni di sedimenti dal fondo dell'oceano, a bordo della nave da ricerca Polarstern. "Mentre il multicore ha fatto la sua discesa, continuavamo a vedere densi grumi di fitoplancton che affondavano rapidamente, e in seguito ne trovammo molti altri sparsi sul fondo del mare."

Wollenburg è rimasto sorpreso dal fatto che nessun altro ricercatore avesse mai riportato una concentrazione così densa di fitoplancton sotto un solido strato di ghiaccio a tutte le profondità dell'acqua fino al fondo dell'oceano. Utilizzando il multicore, ha portato a bordo un certo numero di grumi. Al microscopio, lei poteva vedere che tra le alghe, c'erano innumerevoli aghi di cristallo lunghi centimetri. Dopo il suo ritorno a Bremerhaven, i suoi colleghi hanno esaminato più da vicino il materiale, che hanno identificato come gesso. Il gesso è costituito da calcio e solfato, minerali che si arricchiscono negli spazi porosi del ghiaccio marino durante il processo di congelamento.

"Ora sappiamo che questi cristalli si formano nel ghiaccio marino a basse temperature, " dice il fisico del ghiaccio marino dell'AWI Dr. Christian Katlein. "In primavera, quando il ghiaccio inizia lentamente a sciogliersi, vengono rilasciate grandi quantità di questi cristalli di gesso." In questo caso particolare, questo accadde quando la prima luce di primavera penetrò nel ghiaccio che si assottigliava, provocando la rapida riproduzione delle alghe schiumose Phaeocystis e producendo quella che viene definita fioritura primaverile. Grazie alla superficie appiccicosa del fitoplancton, i cristalli di gesso possono aderire ad esso, fino a quando i grumi diventano così pesanti da affondare rapidamente.

Questo è notevole, secondo Wollenburg, perché il cambiamento climatico significa che il ghiaccio marino, che ora è principalmente ghiaccio del primo anno, si scioglie sempre più in primavera. Di conseguenza, nel futuro, ulteriori cristalli di gesso saranno probabilmente rilasciati al momento delle fioriture primaverili. Per di più, il ghiaccio marino diventa sempre più fragile e quindi più trasparente. Ciò porta a estese fioriture di alghe sotto il ghiaccio. Phaeocystis può prosperare con relativamente poca luce. "Di conseguenza, i due fenomeni - le fioriture e il rilascio di cristalli di gesso - potrebbero in futuro coincidere più spesso, ", afferma la dott.ssa Ilka Peeken, ecologista del ghiaccio marino dell'AWI. "Se lo fanno, notevoli quantità di massa di fitoplancton potrebbero sprofondare sul fondo del fondo marino." Ciò potrebbe avere conseguenze per la vita nelle acque dell'Artico:"Potremmo assistere a una diminuzione duratura della concentrazione di nutrienti negli strati superiori dell'acqua, che potrebbe eventualmente influenzare il numero di pesci, e con essa l'industria della pesca nella regione, "dice Jutta Wollenburg.

Un'altra domanda è se il fenomeno del trasporto accelerato di biomassa algale non possa effettivamente portare più carbonio sul fondo dell'oceano, dove rimarrà immagazzinato per diverse centinaia di anni. Gli esperti si riferiscono anche a questo meccanismo come alla "pompa di carbonio biologica".

"È una possibilità concreta che, nello stesso modo, più carbonio sta trovando la sua strada nelle profondità dell'Oceano Antartico di quanto non sia stato ipotizzato fino ad oggi, " dice Wollenburg. Di conseguenza, lei ei suoi colleghi ora intendono analizzare più da vicino questo processo nelle regioni polari.