I vasti "gyres" subtropicali - grandi sistemi di correnti rotanti nel mezzo degli oceani - coprono il 40% della superficie terrestre e sono stati a lungo considerati deserti biologici con acque stratificate che contengono pochissime sostanze nutritive per sostenere la vita.

Si ritiene inoltre che queste regioni siano notevolmente stabili, eppure gli scienziati hanno documentato un'anomalia nell'ecosistema del Gyre subtropicale del Pacifico settentrionale che ha lasciato perplessi gli oceanografi per anni:la chimica della regione cambia periodicamente, soprattutto livelli di fosforo e ferro, che influenzano la composizione complessiva dei nutrienti e, in definitiva, la sua produttività biologica.

In un nuovo studio pubblicato questa settimana in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori documentano cosa induce queste variazioni:cambiamenti nella quantità di ferro che si deposita nell'oceano attraverso la polvere proveniente dall'Asia.

"Ora sappiamo che queste aree che si pensava fossero sterili e stabili sono in realtà piuttosto dinamiche, " ha detto Ricardo Letelier, un biogeochimico ed ecologo dell'Oregon State University, che in collaborazione con David Karl dell'Università delle Hawaii ha condotto questo studio. "Dal momento che queste aree coprono gran parte della superficie terrestre, abbiamo bisogno di saperne di più su come funzionano per prevedere meglio come il sistema risponderà alle variazioni climatiche in futuro".

Lo studio si è concentrato sul vortice subtropicale del Pacifico settentrionale, e ha utilizzato tre decenni di dati di osservazione dalla stazione ALOHA dal programma Hawaii Ocean Time-series, che è finanziato dalla National Science Foundation.

Lo strato superficiale del vortice del Pacifico settentrionale è caratterizzato da acque molto limpide con pochissime sostanze nutritive. La straordinaria chiarezza ottica di queste acque consente alla luce solare di penetrare in profondità nella colonna d'acqua e supportare l'attività fotosintetica al di sotto dei 100 metri (o 328 piedi).

Tipicamente, la colonna d'acqua superiore dell'oceano è fertilizzata dall'acqua ricca di sostanze nutritive che si mescola dal profondo, ma queste acque sono molto stratificate e avviene poco mescolamento. L'acqua più profonda (da centinaia a migliaia di metri sotto la superficie) è arricchita di sostanze nutritive attraverso la decomposizione dei resti di piccoli organismi che sono cresciuti e hanno raccolto le scarse sostanze nutritive negli strati superficiali prima di affondare verso il fondo del mare.

Sia il fosforo che il ferro sono componenti chiave per la vita e i ricercatori hanno notato che i livelli di tali nutrienti nelle acque superficiali del vortice del Pacifico settentrionale sono cambiati in modo significativo durante i tre decenni dello studio.

Letelier ha affermato che il team è stato in grado di mettere in relazione questi cambiamenti con l'apporto di ferro dalla polvere asiatica, una combinazione della desertificazione di quel continente, con combustione, in particolare gli incendi boschivi e la produzione delle fabbriche e i modelli di vento attraverso l'Oceano Pacifico settentrionale, che spiegavano la variazione e fornivano quantità variabili di sostanze nutritive per sostenere la vita.

E una chiave di questa variazione è l'oscillazione decadale del Pacifico, una relazione oceano-atmosfera che varia tra fasi deboli e forti della pressione atmosferica nel nord-est del Pacifico. Negli anni in cui la bassa pressione si indebolisce, i venti dall'Asia si fanno più forti, spostati più a sud, e porta altra polvere, fertilizzare l'oceano che circonda la stazione ALOHA. Quando la pressione si rafforza, avviene il contrario.

I forti venti possono portare quantità significative di ferro, permettendo agli organismi di crescere e utilizzare tutto il fosforo negli strati superiori dell'oceano. Però, perché la maggior parte del ferro non è solubile, le acque profonde sono arricchite di fosforo rispetto al ferro. Quindi, quando i venti sono più deboli, c'è poco apporto di ferro per fertilizzare e rimuovere il fosforo in eccesso negli strati superiori che può essere introdotto attraverso la miscelazione in acqua profonda.

"A volte ci sono periodi di 5-6 anni di arricchimento di fosforo, e poi ci sono periodi in cui cambia, " Ha detto Letelier. "Dal 2000 al 2007, non c'era quasi fosforo. Abbiamo visto alcuni cambiamenti nella funzione dell'ecosistema, ma non abbiamo ancora visto cambiamenti significativi nella composizione biologica. Potrebbero arrivare; è presto per dirlo".

Mentre l'Artico si riscalda, gli scienziati dicono che si aspettano di vedere cambiamenti a lungo termine nei modelli di vento in tutto il Nord Pacifico. Inoltre, l'evoluzione dell'uso del suolo e dell'inquinamento provocato dall'attività antropica in Asia influenzerà le fonti e l'entità del ferro e di altri nutrienti trasportati dal vento attraverso l'oceano.

In che modo questi cambiamenti influenzeranno il trasporto di polvere ricca di ferro nel Pacifico orientale e influenzeranno la produttività in questa vasta regione oceanica rimane una questione aperta.