L'oceano gioca un ruolo chiave nell'attuale cambiamento climatico, in quanto assorbe una parte considerevole dell'anidride carbonica atmosferica emessa dall'uomo. Da una parte, questo rallenta il riscaldamento del clima, e d'altra parte, la dissoluzione della CO ₂ nell'acqua di mare porta all'acidificazione degli oceani. Ciò ha conseguenze di vasta portata per molti organismi marini e quindi anche per il ciclo del carbonio oceanico. Uno dei meccanismi più importanti in questo ciclo, prende il nome di pompa biologica del carbonio. Parte della biomassa che il fitoplancton forma nell'oceano di superficie attraverso la fotosintesi affonda nelle profondità sotto forma di piccole particelle carboniose. Di conseguenza, il carbonio viene immagazzinato a lungo nelle profondità marine. L'oceano agisce quindi come un pozzo di carbonio nel sistema climatico. La forza dell'azione di questa pompa biologica varia notevolmente da regione a regione e dipende dalla composizione delle specie nell'ecosistema.

Lo studio, che ora è stato pubblicato sulla rivista Cambiamenti climatici naturali , è uno degli studi più completi finora sugli effetti dell'acidificazione degli oceani sugli ecosistemi marini. Gli scienziati del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research di Kiel sono stati in grado di dimostrare per la prima volta che l'acidificazione degli oceani influenza il contenuto di carbonio del materiale organico che affonda, e quindi la pompa biologica. Sorprendentemente, i cambiamenti osservati erano molto variabili. Il contenuto di carbonio delle particelle che affondano è aumentato o diminuito significativamente con l'aumento della CO ₂ , a seconda della composizione delle specie e della struttura della rete alimentare. Poiché i dati sottostanti coprono un'ampia gamma di regioni oceaniche, questo sembra essere un fenomeno globale. Questi risultati consentono una valutazione completamente nuova degli effetti dell'acidificazione degli oceani.

Dott. Jan Taucher, biologo marino e autore principale dello studio, dice, "Interessante, abbiamo scoperto che il plancton batterico e animale, come piccoli crostacei, giocano un ruolo chiave nel modo in cui il ciclo del carbonio e la pompa biologica rispondono all'acidificazione degli oceani. Fino ad ora, è stato ampiamente affermato che i cambiamenti biogeochimici sono principalmente guidati da reazioni del fitoplancton. Perciò, anche i moderni modelli del sistema Terra non tengono conto delle interazioni che osserviamo tra la rete trofica marina e il ciclo del carbonio. I nostri risultati aiutano quindi a rendere i modelli climatici più realistici e a migliorare le proiezioni climatiche".

Fino ad ora, la maggior parte delle conoscenze su questo argomento si è basata su esperimenti di laboratorio idealizzati, che rappresentano solo le interazioni ecologiche e le dinamiche della complessa rete trofica marina in modo molto semplificato. Ciò rende difficile trasferire tali risultati alle reali condizioni oceaniche e proiettarli nel futuro. Per avere una visione più realistica, lo studio riassume diversi esperimenti sul campo che sono stati condotti con strutture di prova di grandi volumi, i cosiddetti mesocosmi, in diverse regioni oceaniche, dalle acque artiche a quelle subtropicali.

I mesocosmi sono, per così dire, provette sovradimensionate nell'oceano, in cui si possono studiare i cambiamenti delle condizioni ambientali in un ecosistema chiuso ma altrimenti naturale. Per il presente studio, una grande quantità di dati da cinque esperimenti di mesocosmo è stata sintetizzata per fornire un quadro più preciso delle comunità di plancton e dei processi biogeochimici all'interno dell'ecosistema. Nell'analisi sono stati inclusi un totale di oltre diecimila punti dati.

Le nuove conoscenze acquisite possono ora essere utilizzate per implementare le complesse interazioni ecologiche nei modelli del sistema Terra, contribuendo così a migliorare ulteriormente le proiezioni climatiche.