Gli scienziati della Stanford University hanno scoperto un cambiamento sorprendente nell'Oceano Artico. Fioriture esplosive di fitoplancton, le minuscole alghe alla base di una rete alimentare sormontata da balene e orsi polari, hanno drasticamente alterato la capacità dell'Artico di trasformare il carbonio atmosferico in materia vivente. Nell'ultimo decennio, l'ondata ha sostituito la perdita di ghiaccio marino come principale fattore di cambiamento nell'assorbimento di anidride carbonica da parte del fitoplancton.

La ricerca appare il 10 luglio in Scienza . L'autore senior Kevin Arrigo, un professore della School of Earth di Stanford, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth), ha affermato che la crescente influenza della biomassa fitoplanctonica può rappresentare un "significativo cambiamento di regime" per l'Artico, una regione che si sta riscaldando più velocemente di qualsiasi altra parte della Terra.

Lo studio è incentrato sulla produzione primaria netta (NPP), una misura della velocità con cui le piante e le alghe convertono la luce solare e l'anidride carbonica in zuccheri che altre creature possono mangiare. "Le tariffe sono davvero importanti in termini di quanto cibo c'è per il resto dell'ecosistema, " ha detto Arrigo. "È importante anche perché questo è uno dei modi principali che CO ₂ viene tirato fuori dall'atmosfera e nell'oceano."

Una zuppa densa

Arrigo e colleghi hanno scoperto che la NPP nell'Artico è aumentata del 57 percento tra il 1998 e il 2018. Si tratta di un salto di produttività senza precedenti per un intero bacino oceanico. Più sorprendente è la scoperta che mentre gli aumenti delle centrali nucleari erano inizialmente legati alla ritirata del ghiaccio marino, la produttività ha continuato a salire anche dopo il rallentamento dello scioglimento intorno al 2009. "L'aumento della NPP nell'ultimo decennio è dovuto quasi esclusivamente a un recente aumento della biomassa di fitoplancton, " ha detto Arrigo.

Dirlo in un altro modo, queste alghe microscopiche un tempo metabolizzavano più carbonio attraverso l'Artico semplicemente perché stavano guadagnando più acqua aperta durante stagioni di crescita più lunghe, grazie ai cambiamenti climatici nella copertura di ghiaccio. Ora, stanno diventando più concentrati, come una zuppa di alghe addensante.

"In un dato volume d'acqua, più fitoplancton sono stati in grado di crescere ogni anno, ", ha affermato l'autrice principale dello studio Kate Lewis, che ha lavorato alla ricerca come Ph.D. studente presso il Dipartimento di Scienze del Sistema Terra di Stanford. "Questa è la prima volta che viene segnalato nell'Oceano Artico".

Nuove scorte di cibo

Il fitoplancton richiede luce e sostanze nutritive per crescere. Ma la disponibilità e la mescolanza di questi ingredienti in tutta la colonna d'acqua dipendono da fattori complessi. Di conseguenza, sebbene i ricercatori dell'Artico abbiano osservato che le fioriture di fitoplancton sono andate in overdrive negli ultimi decenni, hanno discusso su quanto tempo potrebbe durare il boom e quanto in alto potrebbe salire.

Assemblando una nuova enorme raccolta di misurazioni del colore dell'oceano per l'Oceano Artico e costruendo nuovi algoritmi per stimare le concentrazioni di fitoplancton da esse, il team di Stanford ha scoperto prove che i continui aumenti della produzione potrebbero non essere più limitati dalla scarsità di nutrienti come si sospettava una volta. "Sono ancora i primi giorni, ma sembra che ora ci sia un passaggio a un maggiore apporto di nutrienti, " disse Arrigo, il professore di scienze della terra Donald e Donald M. Steel.

I ricercatori ipotizzano che un nuovo afflusso di nutrienti stia fluendo da altri oceani e stia risalendo dalle profondità dell'Artico. "Sapevamo che l'Artico aveva aumentato la produzione negli ultimi anni, ma sembrava possibile che il sistema stesse semplicemente riciclando la stessa riserva di nutrienti, " Lewis ha detto. "Il nostro studio mostra che non è così. Il fitoplancton assorbe più carbonio anno dopo anno man mano che nuovi nutrienti entrano in questo oceano. è stato inaspettato, e ha un grande impatto ecologico".

Decodificare l'Artico

I ricercatori sono stati in grado di estrarre queste informazioni dalle misurazioni della clorofilla del pigmento della pianta verde prese dai sensori satellitari e dalle crociere di ricerca. Ma a causa dell'insolito gioco di luci, colore e vita nell'Artico, il lavoro ha richiesto nuovi algoritmi. "L'Oceano Artico è il luogo più difficile al mondo per il telerilevamento satellitare, "Spiegò Arrigo. "Gli algoritmi che funzionano ovunque nel mondo - che guardano il colore dell'oceano per giudicare quanto fitoplancton ci sono - non funzionano affatto nell'Artico".

La difficoltà deriva in parte da un enorme volume di acqua di fiume color tè in entrata, che trasporta materia organica disciolta che i sensori remoti scambiano per clorofilla. Un'ulteriore complessità deriva dai modi insoliti in cui il fitoplancton si è adattato alla luce estremamente scarsa dell'Artico. "Quando si utilizzano algoritmi di telerilevamento satellitare globale nell'Oceano Artico, ti ritrovi con gravi errori nelle stime, " ha detto Lewis.

Eppure questi dati di telerilevamento sono essenziali per comprendere le tendenze a lungo termine in un bacino oceanico in uno degli ambienti più estremi del mondo, dove una singola misurazione diretta della centrale nucleare può richiedere 24 ore di lavoro 24 ore su 24 da parte di un team di scienziati a bordo di un rompighiaccio, ha detto Lewis. Ha curato meticolosamente set di misurazioni del colore dell'oceano e della NPP, ha quindi utilizzato il database compilato per creare algoritmi sintonizzati sulle condizioni uniche dell'Artico. Sia il database che gli algoritmi sono ora disponibili per l'uso pubblico.

Il lavoro aiuta a chiarire come il cambiamento climatico modellerà la futura produttività dell'Oceano Artico, approvvigionamento alimentare e capacità di assorbire carbonio. "Ci saranno vincitori e vinti, " Arrigo ha detto. "Un Artico più produttivo significa più cibo per molti animali. Ma molti animali che si sono adattati a vivere in un ambiente polare trovano la vita più difficile man mano che il ghiaccio si ritira".

La crescita del fitoplancton può anche non essere sincronizzata con il resto della rete alimentare perché il ghiaccio si sta sciogliendo all'inizio dell'anno. Aggiungete a ciò la probabilità di un aumento del traffico marittimo con l'apertura delle acque artiche, e il fatto che l'Artico è semplicemente troppo piccolo per prendere molto di un morso dalle emissioni di gas serra del mondo. "Sta assorbendo molto più carbonio di quanto ne prendesse prima, "Arrigo ha detto "ma non è qualcosa su cui potremo fare affidamento per aiutarci a risolvere il nostro problema climatico".