Campo di campo Black and Bloom stabilito sulla superficie della calotta glaciale della Groenlandia a circa 35 km nell'entroterra dal margine sud-occidentale della calotta glaciale. Notare il ghiaccio scolorito (scuro) nell'immagine guidato da comunità biologiche. Le grandi tende a cupola sono la tenda della scienza e del disordine, con tende più piccole le tende personali per i membri del team che hanno trascorso circa quattro settimane in campeggio sul ghiaccio nel 2016 e nel 2017. Credito:Dr Jenine McCutcheon
Una nuova ricerca condotta da scienziati dell'Università di Bristol ha rivelato nuove intuizioni su come le alghe microscopiche che prosperano lungo il bordo della calotta glaciale della Groenlandia causano un diffuso oscuramento.
Questo oscuramento è di fondamentale importanza poiché il ghiaccio più scuro assorbe più energia solare e si scioglie più velocemente, accelerando lo scioglimento complessivo del ghiaccio, che è il singolo più grande contributore all'innalzamento globale del livello del mare.
Alghe microscopiche estremofile, o le cosiddette "alghe glaciali", sono in grado di vivere nei pochi centimetri superiori di ghiaccio sulle superfici di ghiacciai e calotte glaciali e possono formare fioriture diffuse durante la stagione di scioglimento estivo.
Le fioriture algali dei ghiacciai sulla calotta glaciale della Groenlandia sono così estese che la loro presenza nel ghiaccio superficiale è ritenuta responsabile di un diffuso oscuramento lungo il margine occidentale della calotta glaciale noto come "zona scura" che è apparso nelle osservazioni satellitari negli ultimi due decenni .
Il legame tra l'oscuramento della calotta glaciale e le fioriture algali dei ghiacciai era già stato supportato da modelli e osservazioni sul campo, ma non si sa ancora esattamente come o perché le alghe provochino un diffuso oscuramento.
Utilizzando osservazioni dettagliate sul campo, campionamento, sperimentazione e modellazione, il team guidato da Bristol, come parte del progetto Black and Bloom finanziato dal NERC, hanno dimostrato come le alghe dei ghiacciai regolano l'energia all'interno delle loro cellule al fine di bilanciare i loro requisiti per la fotosintesi e la crescita con l'ambiente di luce e temperatura estremi della calotta glaciale della Groenlandia e come sono ottimizzate per scurire e sciogliere il ghiaccio.
Ghiaccio superficiale della calotta glaciale della Groenlandia all'interno della "zona scura" che corre lungo il margine occidentale della calotta glaciale. Lo scolorimento viola/marrone del ghiaccio è causato da una fioritura di microscopiche "alghe glaciali" che producono uno speciale pigmento "schermo solare" per proteggersi dall'eccessiva luce solare e dalle basse temperature che caratterizzano questo ambiente. Credito:Dr Chris Williamson
Lo studio, pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , rivela come le alghe del ghiacciaio producono un pigmento fenolico unico per la "protezione solare" a 11 volte il contenuto cellulare della clorofilla-a (normalmente il pigmento più abbondante nelle microalghe verdi).
Questo pigmento fenolico serve a catturare e assorbire la maggior parte dell'intensa luce solare che le alghe ricevono dove vivono sulla superficie della calotta glaciale, proteggere i cloroplasti delle alghe, che si trovano sotto i vacuoli pieni di questo pigmento, da eccessivi raggi UV e radiazioni visibili.
L'energia che viene assorbita da questo pigmento per la protezione solare è successivamente disponibile per la cellula sotto forma di calore per la generazione di fusione, un meccanismo incredibilmente intelligente per le alghe che vivono in un mondo ghiacciato, dove l'accesso all'acqua liquida è una delle principali limitazioni alla crescita e alla sopravvivenza.
Questa pigmentazione protegge le cellule dall'eccessiva luce solare, ma sfrutta anche l'energia per la generazione del fuso prossimale alla cellula, fornendo accesso all'acqua liquida e ai nutrienti disciolti fondamentali per la vita.
Sfortunatamente, questa pesante produzione di pigmento è anche uno dei motivi per cui la calotta glaciale della Groenlandia si scurisce in modo così significativo durante le stagioni di scioglimento estivo, quando le alghe dei ghiacciai raggiungono abbondanze di fioritura (circa 10, 000 cellule per millilitro di acqua di fusione) nel ghiaccio superficiale, determinando un aumento di circa il dieci percento della fusione superficiale.
Immagine satellitare composita Sentinel-2 RGB del ghiaccio della Groenlandia sudoccidentale, dove il team di Black and Bloom ha studiato le fioriture algali dei ghiacciai negli ultimi 4 anni. Nota la cospicua "zona scura" che corre dall'alto verso il basso (da nord a sud) lungo il margine della calotta glaciale. Questo oscuramento è causato principalmente da fioriture fortemente pigmentate di alghe glaciali all'interno del ghiaccio superficiale in questa posizione durante le stagioni di scioglimento estivo, che a loro volta migliorano significativamente lo scioglimento del ghiaccio superficiale della calotta glaciale. Credito:Dr Joseph Cook
L'autore principale dello studio, Dr. Chris Williamson del Bristol Glaciology Center e School of Geographical Sciences dell'Università di Bristol, ha dichiarato:"Gli ecosistemi permanentemente freddi costituiscono oltre il 70 percento della biosfera terrestre, anche se sappiamo molto poco dei microrganismi che sono in grado di prosperare in questi ambienti estremi.
"Il nostro lavoro ha fornito nuove informazioni sull'ecologia e la fisiologia delle microalghe estremofile che vivono sulle superfici dei ghiacciai e delle calotte glaciali, dimostrando come la vita sia in grado di prosperare all'interno di questi ambienti gelidi estremi.
"Questo lavoro ha significative applicazioni applicate per gli studi del bilancio di massa (fusione rispetto alla crescita) dei sistemi di ghiacciai e calotte glaciali, consentendo l'incorporazione di tali effetti "biologico-albedo" nei calcoli della riflettanza superficiale della calotta glaciale (oscuramento) e della fusione."
Dopo aver quantificato l'intera gamma di pigmenti prodotti dalle alghe glaciali e aver modellato la loro crescita sulla superficie della calotta glaciale della Groenlandia, il prossimo passo del team è quello di incorporare tutti questi "effetti biologici" in modelli più ampi del bilancio di massa della calotta glaciale della Groenlandia per prevedere il loro contributo complessivo allo scioglimento della calotta glaciale e all'innalzamento del livello globale del mare.
