Quando il vulcano Kilauea delle Hawaii eruttò nel 2018, ha distrutto circa 700 case e inviato centinaia di milioni di tonnellate di lava che si riversavano nell'oceano, creando nuvole fluttuanti ed esplosioni lungo la costa. Prossimamente, le immagini satellitari hanno rivelato che sta accadendo qualcos'altro:apparenti enormi fioriture di fitoplancton marino spuntando. quel luglio, un team di scienziati si è imbarcato su una nave da ricerca per diversi giorni per monitorare l'acqua e prelevare campioni 24 ore su 24, nel tentativo di capire cosa stava succedendo. La loro ipotesi di lavoro:la lava in aumento stava fornendo nutrienti minerali alle acque relativamente povere di nutrienti, accendendo la fioritura. Ma, come raccontato in uno studio pubblicato sulla rivista Scienza questa settimana, si sbagliavano. Un meccanismo prima insospettato era all'opera, uno con implicazioni più ampie sul funzionamento dei processi biologici marini.

Il fitoplancton sono alghe fotosintetiche unicellulari che costituiscono la base della rete trofica marina. Svolgono anche un ruolo chiave nella regolazione del clima globale, perché assorbono grandi quantità di carbonio, alcuni dei quali affondano sul fondo quando il fitoplancton muore. Però, la loro crescita è limitata in molte regioni, perché l'acqua non contiene abbastanza nutrienti essenziali per andare in giro. La squadra di campo, guidato da scienziati dell'Università delle Hawaii e della University of Southern California, inizialmente ipotizzato che la fioritura stesse avvenendo a causa della polvere vulcanica e della lava, ricco di nutrienti come ferro e fosfato, lo stava alimentando.

Osservazioni dirette e analisi successive hanno mostrato che non era così. Per uno, ferro e fosfato entravano infatti nell'acqua, ma non nelle forme disponibili per l'uso da parte del fitoplancton; si stavano aggregando in particelle che gli organismi non potevano assorbire. D'altra parte, l'acqua si è improvvisamente caricata di nitrato, un nutriente che normalmente non si trova vicino alla superficie da queste parti, e che è praticamente inesistente nella lava. Da dove veniva il nitrato, e il fitoplancton lo stava usando?

Normalmente, gli scienziati si aspetterebbero di trovare le acque intorno alle Hawaii dominate da specie estremamente piccole chiamate picoplancton, la cui crescita è limitata dall'abbondanza di ferro e fosfato. Ma la composizione degli organismi era cambiata drasticamente; le specie dominanti erano ora fitoplancton più grandi chiamati diatomee. Campioni di fitoplancton sono stati inviati a Sonya Dyhrman, un oceanografo biologico presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University. Lei e il ricercatore associato di Lamont Matthew Harke hanno analizzato il loro metabolismo e hanno scoperto che le diatomee rispondevano vigorosamente al nitrato aggiunto.

"È davvero emozionante vedere un team di scienziati dalla risposta rapida lavorare insieme per risolvere un mistero, " ha detto Dyhrman. "Siamo stati in grado di utilizzare la nostra analisi per confermare che il nitrato era una parte importante della storia qui, dove avevamo pensato che sarebbe stato ferro o fosfato."

Il team ora crede di aver identificato un meccanismo di fecondazione a cui nessuno aveva pensato prima. Dicono che la lava che si riversa nell'oceano ha rimescolato la pentola, precipitando fino a 1, 000 piedi sotto la superficie. Laggiù nelle fresche profondità, nitrato da organismi morti tende a raccogliere, e per lo più rimani lì. Ma la lava ha riscaldato l'acqua, facendolo ricrescere rapidamente. Una volta che l'acqua sgorgata ha colpito la zona in cui penetra la luce solare, le diatomee affamate di nitrati ne approfittarono e si moltiplicarono rapidamente. Una conferma di questa idea:subito dopo l'interruzione dell'eruzione, la fioritura delle alghe si è attenuata.

Il vulcanologo Terry Plank e l'oceanografo biologico Hugh Ducklow, entrambi anche a Lamont-Doherty, ha scritto un commento che accompagna lo studio. Dentro, dicono che nessuno aveva precedentemente studiato se le eruzioni potessero svolgere un ruolo simile negli ecosistemi marini. Ancora, gli oceani sono punteggiati da isole vulcaniche e vulcani sottomarini, inclusi probabilmente molti che non sono stati scoperti. Potrebbero questi influenzare il flusso e riflusso del fitoplancton e la più ampia rete alimentare in modi insospettati? Tra l'altro, dicono, è noto che le eruzioni vulcaniche contribuiscono all'anidride carbonica nell'atmosfera, ma con la nuova scoperta, sembra possibile che stiano bilanciando questo in parte alimentando la crescita del fitoplancton che riprende parte del carbonio. Plank e Ducklow ipotizzano che anche altri fenomeni transitori come gli uragani potrebbero svolgere un ruolo simile agitando acque ricche di sostanze nutritive dalle profondità verso la superficie.

L'eruzione e la possibilità di studiarla in tempo reale "hanno fornito un'opportunità unica di vedere in prima persona come un massiccio apporto di nutrienti esterni altera gli ecosistemi marini, ", ha affermato l'autore principale Sam Wilson dell'Università delle Hawaii.