Dalla raccolta di campioni sul campo all'interno della banchisa ghiacciata dell'oceano all'analisi delle immagini satellitari nel comfort del suo ufficio di Stanford, Kevin Arrigo ha cercato di capire in che modo il ghiaccio che si assottiglia rapidamente nel mondo influisce sulle catene alimentari polari. Arrigo, un professore di scienze del sistema terrestre presso la Stanford School of Earth, Scienze energetiche e ambientali, scoperto che mentre lo scioglimento del ghiaccio minaccia di amplificare i problemi ambientali a livello globale, il ritiro della calotta glaciale può fornire il cibo tanto necessario negli ecosistemi locali.

Attraverso questo lavoro, Arrigo ha scoperto che l'assottigliamento del ghiaccio ai poli può alleviare i deserti alimentari polari estendendo le fioriture di fitoplancton. Però, il rivestimento d'argento associato allo scioglimento dei ghiacci non può compensare le minacce imminenti, come l'innalzamento del livello del mare, associata a ritiro glaciale incontrollato.

Arrigo, che è anche il professore di Scienze della Terra di Donald e Donald M. Steel, ha parlato con Stanford Report del suo lavoro sulle fioriture di fitoplancton polare e ha discusso se le recenti notizie sulla rottura del ghiaccio marino suggeriscono che abbiamo raggiunto un punto di svolta.

Cosa hai imparato su come lo scioglimento dei ghiacciai influisca sulle catene alimentari negli ambienti estremi dei poli?

Si scopre che quando si formano i ghiacciai, accumulano particelle e polvere che contengono nutrienti essenziali come il ferro, da cui tutti gli esseri viventi dipendono per la sopravvivenza. Mentre i ghiacciai si sciolgono, aggiungono sostanze nutritive all'oceano e fertilizzano l'ecosistema locale. In Groenlandia e in Antartide, l'oceano è a corto di ferro, così i ghiacciai che si sciolgono compensano la mancanza di ferro.

Il fitoplancton fotosintetizzante è la base della rete alimentare nell'oceano e richiede molta luce e sostanze nutritive per crescere. Poiché il ferro disponibile ai poli per queste piante produttrici di ossigeno è limitato, gli apporti di ferro dallo scioglimento dei ghiacciai consentono al fitoplancton di crescere più velocemente e più rapidamente. Chiamiamo questa massiccia crescita della popolazione di fitoplancton una fioritura algale e abbiamo scoperto che queste fioriture aumentano notevolmente la quantità di cibo disponibile per gli animali in queste aree. Più cibo significa più crescita, che aumenta la produttività della regione e crea hotspot biologici dove le maggiori concentrazioni di uccelli marini, si radunano foche e balene.

Studi anche le fioriture di fitoplancton che si verificano vicino ai polynyas - tratti di oceano aperto circondati da ghiaccio - che hai descritto come le pozze d'acqua dell'Antartico. Cosa vuoi dire con questo?

Le Polynya sono davvero carine. Le Polynya sono semplicemente aree di mare aperto circondate da ghiaccio, e generalmente luoghi in cui ti aspetteresti di trovare ghiaccio ma non lo fai. Li troviamo in tutta l'Antartide costiera, e la ragione principale per cui si formano è quando l'aria veramente fredda arriva volando lungo i lati della calotta antartica, soffiano nella regione costiera al largo e soffiano via il ghiaccio. In primavera quando sorge il sole, il fitoplancton in polynyas cresce più velocemente che in qualsiasi altra parte dell'area. Le Polynyas tendono ad essere oasi ecologiche che sono sproporzionatamente importanti per le loro dimensioni, dove gli animali si riuniscono in grandi colonie per sfruttare le acque altamente produttive e ricche di sostanze nutritive.

Sembra che la tua ricerca mostri un vantaggio nello scioglimento dei ghiacciai. È vero?

Nei luoghi dove c'è ancora una tale carenza di ferro, lo scioglimento dei ghiacciai continuerà a stimolare la produzione fornendo cibo a una vasta gamma di animali negli anni a venire. Anche, perché il fitoplancton estrae CO2 dall'atmosfera, queste fioriture aiutano a raffreddare il pianeta, che rallenta lo scioglimento dei ghiacciai.

Però, niente di tutto questo contrasta gli effetti negativi dello scioglimento del ghiaccio, come l'innalzamento del livello del mare o la perdita di habitat critici, perché è un piccolo effetto che sarà sommerso praticamente da qualsiasi cosa facciamo in termini di combustione di combustibili fossili.

Quindi, se il male supera il bene in termini di scioglimento del ghiaccio, come possiamo rallentare il processo di ritiro glaciale?

La cosa più ovvia da fare è ridurre le emissioni di gas serra e abbassare le concentrazioni di CO2 nell'atmosfera in modo che smetta di riscaldarsi così rapidamente. L'Artico si sta riscaldando velocemente perché c'è un feedback che si verifica tra la luce del sole che entra e la Terra che riflette la luce del sole indietro, chiamato feedback ghiaccio-albedo. Uno dei motivi per cui l'Artico e l'Oceano Antartico sono così freddi è perché sono ghiacciati e riflettono molto del calore che emettono nello spazio.

Quello che sta succedendo ora è che stiamo sciogliendo altro ghiaccio, stiamo riflettendo molta meno luce solare nello spazio e l'oceano assorbe calore invece di rifletterlo. Quindi l'Artico si sta riscaldando a una velocità doppia rispetto al resto della Terra perché normalmente ha questo ghiaccio per riflettere il calore nello spazio.

È quasi come uno schema Ponzi. Per un po' puoi continuare a pagare quegli investitori iniziali, o in questo caso evitare che un po' di ghiaccio si sciolga, ma alla fine i nuovi investitori iniziano a prosciugarsi e non ci sono più abbastanza soldi – o ghiaccio – per sostenere l'operazione. È lo stesso genere di cose. The ice-albedo feedback is on this trajectory where you get to the point that there is so little ice in the Arctic that it doesn't have the cooling effect that it used to have and it just warms up.

Considering the recent news about the Arctic's thickest sea ice breaking apart prematurely, do you think we are approaching a tipping point in terms of rapidly disappearing ice?

We may be at the tipping point now, and from the sea level rise perspective it certainly worries me. There's talk about the potential for catastrophic collapse in the Western Antarctic ice sheet – it seems to be melting faster and faster than we keep predicting that it's going to melt. That is certainly a concern.

What are you doing to mitigate the impacts of disappearing ice at the poles?

We're currently working on a project with the Center for Ocean Solutions to see what are the likely outcomes of melting ice, and the associated increased exploitation of resources, in the Arctic now that it's becoming more accessible. So what are the likely impacts – or at least what are the possible impacts – of increased shipping, increased oil exploration, combined with increased melting of ice, increased ocean acidification, and how will that affect the ecosystems in the Arctic?

We are interested in the implications rapidly melting ice has on the populations that live there, that rely on those resources for food every day. What's it going do for bowhead whaling and the salmon fisheries? We want to apply natural capital risk-assessment models to the Arctic that will allow us to identify places that are most at-risk and try to do some assessments by looking at multiple stressors on the Arctic to see if there are leverage points in the system where we can actually make a difference.