Il centro degli oceani della Terra è pieno di vasti sistemi di correnti rotanti noti come vortici subtropicali. Queste regioni occupano il 40% della superficie terrestre e sono state a lungo considerate deserti biologici notevolmente stabili, con poche variazioni nella composizione chimica o nei nutrienti necessari per sostenere la vita.

Però, esiste una strana anomalia nell'ecosistema del Gyre subtropicale del Pacifico settentrionale che ha lasciato perplessi gli scienziati per anni. In questa regione che occupa l'Oceano Pacifico tra Cina e Stati Uniti, la chimica cambia periodicamente. C'è una fluttuazione particolarmente notevole nei livelli di fosforo e ferro, che influenza la composizione complessiva dei nutrienti e in definitiva influisce sulla produttività biologica.

In un nuovo studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , un gruppo di ricercatori ha scoperto la ragione dietro queste variazioni nell'ecosistema del Gyre subtropicale del Pacifico settentrionale. Il gruppo comprende Matthew Church, un ecologista microbico presso la Flathead Lake Biological Station dell'Università del Montana, così come Ricardo Letelier dell'Oregon State University e David Karl dell'Università delle Hawaii, tra gli altri.

"Le variazioni del clima oceanico sembrano regolare l'approvvigionamento di ferro, alterando i tipi di plancton che crescono in queste acque, che alla fine controlla le concentrazioni di nutrienti dell'oceano, Church ha detto. "Il mio laboratorio ha lavorato su questioni relative al ruolo del plancton nel controllo della disponibilità di nutrienti nell'oceano per molti anni, e questo studio colloca gran parte di quel lavoro nel contesto. Come risultato di una sostenuta, osservazioni a lungo termine, il nostro lavoro conferma quanto la biologia del plancton sia strettamente legata alla fornitura di nutrienti, in particolare ferro, liberato dall'atmosfera."

Utilizzando tre decenni di dati osservativi dalla Stazione ALOHA, un'area di sei miglia nell'Oceano Pacifico a nord delle Hawaii dedicata alla ricerca oceanografica, il team ha scoperto che lo spostamento periodico dei livelli di ferro deriva dall'immissione di ferro dalla polvere asiatica, tenendo conto delle variazioni chimiche e fornendo quantità variabili di nutrienti per sostenere la vita.

La chiave della varianza è l'oscillazione decadale del Pacifico, una relazione oceano-atmosfera che varia tra fasi deboli e forti della pressione atmosferica nell'Oceano Pacifico nord-orientale.

Negli anni in cui la bassa pressione si indebolisce nel nord-est del Pacifico, i venti dall'Asia si rafforzano e si spostano in direzione più meridionale. Questo porta più polvere dal continente asiatico, "fertilizzando" l'oceano che circonda la stazione ALOHA. Quando la pressione si rafforza, avviene il contrario.

L'apporto di nutrienti è un regolatore fondamentale della produttività degli oceani, e fosforo e ferro sono componenti chiave per la vita. Tipicamente, la colonna d'acqua superiore dell'oceano è fertilizzata dall'acqua ricca di sostanze nutritive che si mescola dal profondo. Questo è un processo difficile nell'ecosistema del Gyre subtropicale del Pacifico settentrionale perché le acque sono molto stratificate e in realtà si verifica poco mescolamento.

Quando i forti venti asiatici portano quantità significative di ferro, gli organismi possono crescere e utilizzare il fosforo negli strati superiori dell'oceano. Quando i venti asiatici si indeboliscono e l'apporto di ferro si riduce, gli organismi sono costretti a tornare a un sistema di erogazione dei nutrienti che mescola le acque profonde. Questo crea il periodico flusso e riflusso dei livelli di ferro e fosforo nel North Pacific Gyre.

Church ha affermato che i risultati di questo studio sottolineano la necessità fondamentale di includere la variabilità della circolazione sia atmosferica che oceanica quando si prevede come il cambiamento climatico potrebbe avere un impatto sugli ecosistemi oceanici.

"Riafferma la necessità di pensare a quanto la biologia del plancton sia strettamente connessa ai cambiamenti climatici e, in ultima analisi, anche ai cambiamenti nell'uso del suolo, che può avere un impatto diretto sulla fornitura di polvere al mare, " Egli ha detto.

Mentre la temperatura della Terra continua a riscaldarsi, i ricercatori si aspettano di vedere cambiamenti a lungo termine nei modelli di vento nel Pacifico settentrionale. L'evoluzione dell'uso del suolo e dell'inquinamento provocato dalle attività umane in Asia influenzerà anche le fonti e l'entità del ferro e di altri nutrienti trasportati dal vento attraverso l'oceano.

Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio in che modo questi cambiamenti avranno un impatto finale sugli ecosistemi in questa regione oceanica, così come altri in tutto il mondo.