Acque sotterranee contenenti azoto in eccesso da fertilizzanti agricoli probabilmente hanno contaminato le barriere coralline delle Isole Cook durante la seconda metà del 20 ° secolo, continuando per anni dopo l'interruzione dell'uso di fertilizzanti, secondo un nuovo studio. La scoperta suggerisce che le attività umane hanno impatti di lunga durata sulle comunità della barriera corallina e potrebbero contribuire al loro declino.

Le barriere coralline sono alcuni degli ecosistemi più diversi e preziosi sulla Terra, sostenere più specie per unità di superficie rispetto a qualsiasi altro ambiente marino, secondo NOAA. Le barriere coralline proteggono le coste adiacenti dalle onde e prevengono l'erosione. Circa mezzo miliardo di persone nel mondo vive entro 100 chilometri (62 miglia) dalle barriere coralline e ne beneficia. Le barriere coralline possono fornire beni e servizi per un valore di 375 miliardi di dollari ogni anno e vengono utilizzate per sviluppare farmaci per l'artrite, infezioni batteriche e virus.

I coralli nelle isole del Pacifico sono diminuiti negli ultimi decenni a causa di epidemie di stelle marine predatorie, cicloni e sbiancamento di El Niño, secondo i sondaggi del 2013 della Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation. Nel Sud Pacifico, le barriere coralline sono diminuite di circa il 25% negli ultimi due decenni.

In molte nazioni delle isole del Pacifico, la rapida crescita turistica e lo sviluppo agricolo dagli anni '60 hanno portato a preoccupazioni per la contaminazione delle falde acquifere costiere con sostanze nutritive artificiali. Gli scienziati sospettano che le acque sotterranee inquinate da nutrienti in eccesso provenienti dai fertilizzanti abbiano contribuito al declino delle barriere coralline nel Pacifico meridionale negli ultimi decenni, ma non sono stati in grado di misurare con precisione i modelli passati nello scarico di azoto nelle acque sotterranee.

"Andando avanti, il nostro studio mostra che l'inquinamento delle acque sotterranee oggi è un problema che si estenderà molto nel futuro, " ha detto Dirk Erler, un ricercatore presso il Centro per la biogeochimica costiera della Southern Cross University a Lismore, Australia, e autore principale del nuovo studio in Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union.

Scogliere a Rarotonga

Erler e il suo team hanno studiato il declino delle barriere coralline nelle Isole Cook, che si trovano a nord-est della Nuova Zelanda nell'Oceano Pacifico meridionale, tra la Polinesia francese e le Samoa americane. Il paese autonomo è composto da 15 isole maggiori distribuite su 2,2 milioni di chilometri quadrati (849, 425 miglia quadrate).

In molte nazioni delle isole del Pacifico, comprese le Isole Cook, il turismo e l'agricoltura hanno preso velocità negli anni '60. Di conseguenza, fertilizzanti in eccesso come l'azoto sono percolati nelle falde acquifere costiere delle Isole Cook per molti anni.

L'azoto è un nutriente essenziale nell'acqua che promuove una forte crescita di piante e animali. Però, in sovrabbondanza, l'azoto può spostare l'ecosistema per essere dominato dalle alghe. Le alghe in eccesso possono assorbire troppo ossigeno, lasciando un'area nell'oceano con livelli di ossigeno impoveriti. L'area impoverita è ipossica, il che significa che non c'è abbastanza ossigeno per sostenere la vita, compresi pesci e coralli, secondo NOAA.

"Si tratta principalmente di competizione con le alghe, " ha detto Erler. "Questi fertilizzanti hanno lo stesso effetto sulle piante marine come piante terrestri, quindi in effetti stai solo promuovendo la proliferazione delle alghe."

Le barriere coralline coprono meno dello 0,5 percento della superficie terrestre ma supportano il 25 percento di tutte le specie marine. Se le barriere coralline dovessero declinare, anche più di 1 milione di specie vegetali e animali ad essi associate potrebbero diminuire, secondo il Servizio Geologico degli Stati Uniti.

Tracciare i nutrienti del passato

Erler e il suo team sospettavano che le acque sotterranee profonde delle Isole Cook contenessero ancora azoto di più di 40 anni fa, ma le concentrazioni passate di nutrienti sono difficili da misurare, Egli ha detto.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato le impronte digitali di azoto conservate in scheletri di coralli longevi vicino a Rarotonga, la più grande delle Isole Cook. L'azoto nei coralli contiene una firma che può essere utilizzata per risalire alla sua fonte. Il team ha raccolto nuclei di corallo da colonie in due siti di barriera corallina intorno a Rarotonga. I nuclei sono stati sezionati in lastre spesse 7 millimetri (0,3 pollici) e sottoposti a raggi X per determinare l'età e le caratteristiche di crescita. Gli scheletri di corallo risalgono al 1880 e contenevano azoto ben conservato all'interno della loro architettura scheletrica.

Usando le impronte di azoto intrappolate negli scheletri di corallo, i ricercatori hanno scoperto che lo scarico di azoto nelle acque sotterranee è aumentato tra il 1960 e il 2000, un periodo di pesante utilizzo di fertilizzanti a Rarotonga. I documenti originali del Dipartimento dell'agricoltura delle Isole Cook riportano che nel 1986 a Rarotonga sono state utilizzate fino a 10,7 tonnellate di urea, un fertilizzante azotato al 46%, e 35 tonnellate di azoto. alla fine del boom agricolo. Al culmine del boom, i ricercatori stimano che il tasso di applicazione di fertilizzanti ricchi di azoto sia molto più alto. I ricercatori sospettano che l'azoto abbia continuato a filtrare nelle barriere coralline intorno alle Isole Cook fino al 2000, fino a 15 anni dopo l'interruzione dell'uso del fertilizzante.

Queste informazioni hanno permesso ai ricercatori di determinare l'intervallo di date in cui i coralli sono stati inquinati. Hanno scoperto che le acque sotterranee erano contaminate da un eccesso di azoto dal 1963 al 1986, che ha iniziato a filtrare nei coralli circostanti nel 1980 fino al 2000. Il team di ricerca ha individuato le acque sotterranee come il colpevole dopo aver escluso altre fonti, ha detto Erler.

Collegamento dell'azoto all'agricoltura

Per individuare la provenienza dell'azoto in eccesso, i ricercatori hanno confrontato i dati sull'azoto dei coralli con i dati agricoli storici di Rarotonga. Erler ha studiato il materiale cartaceo archiviato dal dipartimento dell'agricoltura dell'isola.

"Utilizzo di report e altri record, siamo stati in grado di raccogliere informazioni sullo sviluppo agricolo negli anni '60 e '70, " ha detto. "Fondamentalmente, le isole sono state pesantemente coltivate poiché la domanda di prodotti tropicali era elevata".

Le colture principali di Rarotonga erano le arance, ananas e banane. La domanda di questi frutti si è dissipata negli anni '80, e crollò nel 1986, ha detto Erler.

Il nuovo studio ha rilevato l'applicazione di fertilizzanti ricchi di azoto ai terreni agricoli durante il boom degli anni '60, anni '70 e '80, ha portato all'infiltrazione di nutrienti in falde acquifere poco profonde e profonde. Anche quando il boom è calato e i fertilizzanti ricchi di azoto sono stati ritirati, le sostanze chimiche hanno continuato a colpire la laguna circostante e le barriere coralline dell'isola, secondo Erler.

I ricercatori suggeriscono che l'azoto e altri nutrienti hanno continuato a lisciviare nelle comunità lagunari circostanti fino all'inizio del secolo. Ciò significa che lo scarico di azoto agricolo nelle acque sotterranee è continuato per almeno 15 anni dopo la fine del boom a metà degli anni '80.

"I nostri risultati mostrano che gli apporti di azoto non regolamentati alle isole tropicali alla fine portano allo scarico di questo azoto nelle barriere coralline circostanti, " ha detto. "Il punto importante è che lo scarico può avvenire per molti anni dopo la cessazione dell'inquinamento".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.