Uno studio che ha incluso il primo campionamento invernale di fitoplancton nel Nord Atlantico ha rivelato cellule più piccole di quanto si aspettassero gli scienziati, il che significa che un'arma chiave nella lotta contro l'eccesso di anidride carbonica nell'atmosfera potrebbe non essere così potente come si pensava.

Così, i modelli di sequestro del carbonio comunemente usati potrebbero essere troppo ottimisti.

La ricerca dell'Oregon State University sulle alghe microscopiche, parte dello studio della NASA sugli aerosol del Nord Atlantico e sugli ecosistemi marini, è stato pubblicato questa settimana nel Giornale della Società Internazionale per l'Ecologia Microbica .

I risultati sono significativi perché la fioritura primaverile del fitoplancton nel Nord Atlantico "è probabilmente il più grande meccanismo di sequestro biologico del carbonio sul pianeta ogni anno, e la dimensione delle celle determina la velocità con cui il carbonio affonda, " ha detto l'autore corrispondente dello studio, Steve Giovannoni, ricercatore di microbiologia dell'OSU College of Science.

Il ricercatore post-dottorato dell'OSU Luis Bolaños è l'autore principale.

Il fitoplancton sono organismi microscopici alla base della catena alimentare dell'oceano e un componente chiave di una pompa biologica del carbonio fondamentale. La maggior parte galleggia nella parte superiore dell'oceano, dove la luce del sole può raggiungerli facilmente.

Le minuscole piante hanno un grande effetto sui livelli di anidride carbonica nell'atmosfera aspirandola durante la fotosintesi. È un lavandino naturale e uno dei più grandi modi in cui CO ₂ , il gas serra più abbondante, viene spazzato via dall'atmosfera. Capire come e perché il fitoplancton fiorisce ogni primavera è fondamentale per imparare come i sistemi viventi della Terra potrebbero rispondere ai cambiamenti climatici globali.

Mentre l'oceano attira l'anidride carbonica atmosferica, il fitoplancton usa la CO ₂ e la luce solare per la fotosintesi:li convertono in zuccheri che le cellule possono utilizzare per produrre energia, produzione di ossigeno nel processo.

Le cellule del fitoplancton assorbono quella CO ₂ alla fine affondano sul fondo dell'oceano mentre muoiono. La salute ecologica del pianeta dipende dalle fioriture regolari del plancton come l'evento primaverile nel Nord Atlantico in cui un numero enorme di fitoplancton si accumula su migliaia di miglia quadrate.

Il progetto più ampio di cui facevano parte Bolaños e Giovannoni, lo studio sugli aerosol del Nord Atlantico e sugli ecosistemi marini, è stato guidato da Michael Behrenfeld dell'OSU College of Agricultural Sciences. Il team ha utilizzato misurazioni effettuate su navi e aerei e dati di sensori satellitari e oceanici per aiutare a chiarire i cicli annuali del fitoplancton e la loro relazione con gli aerosol atmosferici.

Gli aerosol sono minuscole particelle sospese nell'atmosfera che possono influenzare il clima della Terra e il bilancio delle radiazioni, facendo rimbalzare la luce solare nello spazio e, nella bassa atmosfera, modificando la dimensione delle particelle nuvolose, che cambia il modo in cui le nuvole riflettono e assorbono la luce solare.

Bolaños, Giovannoni e i loro collaboratori hanno campionato il fitoplancton nell'Atlantico settentrionale occidentale sia all'inizio dell'inverno che in primavera per cercare di capire come la comunità di fitoplancton è passata tra quelle stagioni.

In ricerche precedenti, Behrenfeld ha scoperto che l'aumento del numero di fitoplancton, mostrato dalle concentrazioni di clorofilla e carbonio, inizia in pieno inverno, quando le condizioni di crescita sono peggiori, piuttosto che iniziare con l'inizio del clima primaverile.

"Lo strato superficiale del Nord Atlantico è profondamente mescolato in inverno dalle tempeste e dal mescolamento 'convettivo' dipendente dalla temperatura, " Behrenfeld ha spiegato. "Questo fa sì che il fitoplancton si diffonda in modo più sottile nell'acqua, rendendo difficile per i piccoli animali che si nutrono di fitoplancton rintracciare la loro preda. La riduzione dell'alimentazione consente al fitoplancton di ottenere un vantaggio nella crescita come atto di apertura per la massiccia fioritura che si verifica una volta che le tempeste invernali svaniscono e le condizioni per la crescita migliorano. Entro la fine della primavera, i pascolatori hanno recuperato il terreno perduto, mangiare il fitoplancton mentre cresce e portare a termine la fioritura".

Circa la metà degli organismi nella fioritura primaverile che i ricercatori hanno campionato non possono essere ricondotti geneticamente ai campioni invernali, disse Bolaños.

"Questo suggerisce che ci sono strategie di storia della vita con cui il fitoplancton che non è rilevabile in inverno può aumentare a numeri elevati in primavera, oppure c'è un rapido ricambio comunitario dovuto alla circolazione delle masse d'acqua, " Egli ha detto.

Bolaños ha aggiunto che le diatomee, pensato per dominare le fioriture di fitoplancton nel Nord Atlantico, spesso non erano una parte importante dei profili genetici dei campioni, e quando erano una parte importante, le cellule erano piccole, o della varietà nano-fitoplancton o all'estremità più piccola della scala del micro-fitoplancton.

"I modelli biogeochimici sono spesso influenzati dalla percezione che le fioriture di fitoplancton del Nord Atlantico siano composte da grandi cellule, " ha detto. "Questa percezione è stata perpetuata da modelli che presuppongono che le diatomee siano cellule uniformemente grandi. Ma non lo sono".

Gli algoritmi che prevedono l'esportazione di carbonio dalla clorofilla rilevata dal satellite tendono ad assegnare alti tassi di esportazione alle fioriture di fitoplancton nella convinzione, sulla base delle osservazioni del Nord Atlantico orientale, che le grandi diatomee dominano al loro apice.

I risultati di questo studio, Giovannoni ha detto, suggeriscono che l'estrapolazione di tali osservazioni al Nord Atlantico occidentale potrebbe non essere una pratica valida.

"Non siamo sicuri se le nostre nuove osservazioni di piccoli fitoplancton nell'Atlantico settentrionale occidentale siano dovute a differenze fisiche tra l'Atlantico settentrionale occidentale e quello orientale, riscaldamento degli oceani e maggiore CO . atmosferica ₂ concentrazioni, o vincoli di precedenti metodi di ricerca, " ha detto. "C'è anche la possibilità che le nostre osservazioni fossero un'anomalia, una coincidenza. Non lo sappiamo per certo".

Le cellule di diametro inferiore a 20 micrometri costituivano la maggior parte della biomassa di fitoplancton nei campioni di studio. Le diatomee hanno contribuito in modo importante, ma non il componente principale della biomassa.

"Abbiamo trovato che diversi, piccoli taxa di fitoplancton erano inaspettatamente comuni nell'Atlantico settentrionale occidentale e che le influenze regionali svolgono un ruolo importante nelle transizioni delle comunità durante la progressione stagionale delle fioriture, " disse Giovannoni. "La composizione profondamente contrastante della comunità invernale, e la dominazione di piccoli taxa che abbiamo trovato in primavera, sono caratteristiche del sistema che alterano la nostra prospettiva e sono aree di ricerca futura. I nostri risultati potrebbero avere importanti implicazioni per comprendere come le fioriture influenzino la biogeochimica del carbonio regionale:le fioriture multispecie che descriviamo possono avere efficienze di esportazione di carbonio inferiori rispetto a quelle consentite dai modelli".