I ricercatori dell'Artico Jacqueline Grebmeier e Lee Cooper hanno visitato i mari di Bering e Chukchi al largo dell'Alaska per quasi 30 anni, raccogliere informazioni sulla diversità biologica del mondo acquatico sotto il ghiaccio marino per capire come gli ecosistemi marini stanno rispondendo ai cambiamenti ambientali. Quest'anno, una crociera di ricerca di fine stagione in ottobre ha rivelato una sorpresa. In un periodo dell'anno in cui di solito è necessaria una nave rompighiaccio per portarli ad alcuni degli avamposti di raccolta dati, gli scienziati non hanno trovato altro che acque libere e un ecosistema insolitamente attivo.

"Le temperature dell'acqua e dell'aria erano più calde, e abbiamo avuto un'attività dell'ecosistema che normalmente non si verifica a fine stagione, ", ha affermato la professoressa Jacqueline Grebmeier del Centro per la ricerca sulle scienze ambientali dell'Università del Maryland, capo scienziato della crociera di ricerca e leader nazionale e internazionale nella ricerca sull'Artico.

Grebmeier e Cooper facevano parte di un piccolo team di ricercatori dell'Università del Maryland Center for Environmental Science, l'Università dell'Alaska Fairbanks, e la Clark University che ha completato un'insolita crociera di ricerca nell'Artico di fine stagione a causa delle sfide di viaggio presentate dalla pandemia di COVID-19. Hanno scoperto che un ecosistema - che si prevede si stia riducendo all'attività invernale di basso livello con la formazione di ghiaccio marino - sia ancora attivo, probabilmente a causa di temperature oceaniche insolitamente calde. La formazione del ghiaccio marino era ancora a un certo numero di settimane di distanza.

"Il 2020 si è rivelato essere la seconda estensione minima del ghiaccio marino, il che significa che il ghiaccio marino si è ritirato più vicino al Polo Nord, " Grebmeier ha detto. "Abbiamo avuto acqua calda fino a 3 gradi Celsius più alta del normale per tutta la colonna d'acqua. Ciò significa che non puoi raffreddarlo così velocemente per formare il ghiaccio".

E il ghiaccio è importante. È il ghiaccio che crea quel sistema di sorgenti davvero produttivo per alimentare l'ecosistema.

"Senza la formazione di ghiaccio non si ottiene quella produzione di alghe di ghiaccio primaverile, che è il primo successo di bello, carbonio fresco che gli animali nei sedimenti usano per aumentare la loro crescita, " ha detto. "Quindi alcune aree di acqua aperta fioriranno più avanti nella stagione perché sarà come aprire un campo da gioco più grande e fornire cibo per animali della colonna d'acqua come lo zooplancton, mentre altri che dipendevano da quella produzione di alghe ghiacciate nei sedimenti della piattaforma poco profonda avranno cibo stagionale più limitato".

Il campionamento della tarda stagione autunnale indica che i ritardi nella formazione del ghiaccio marino stanno supportando la produzione biologica di fine stagione che non è stata comunemente osservata prima.

"La biomassa delle microalghe nella colonna d'acqua era inaspettatamente alta e non molto più bassa di quanto spesso osservato in piena estate sotto quasi 24 ore di luce diurna, ", ha affermato il professor Lee Cooper del Centro per la ricerca sulle scienze ambientali dell'Università del Maryland, che ha condotto misurazioni biologiche e chimiche della colonna d'acqua.

Anche Grebmeier e Cooper stanno osservando dei cambiamenti in questi animali bentonici. Le vongole e i vermi che vivono sul fondo dell'Artico e sono un'importante fonte di cibo per tutto, dai pesci che si nutrono di fondo ai trichechi e alle anatre di mare.

"Stiamo assistendo a un calo della biomassa in molte aree, quindi non c'è tanto cibo sul fondo del mare come c'era in passato, significa meno cibo disponibile per le cose che tradizionalmente consideriamo animali artici, " ha detto Cooper. "L'ecosistema sta cambiando".

"È un po' come se prendessi un palloncino e lo schiacciassi, e la parte meridionale di esso si sta riducendo e la parte settentrionale sta diventando più grande. C'è una contrazione di questi ricchi animali bentonici artici dal sud a quantità maggiori al nord, " disse Grebmeier.

I ricercatori di solito fanno le loro osservazioni annuali da luglio a settembre, ma la pandemia di COVID-19 ha provocato ritardi e ha spinto la loro crociera ad ottobre per la prima volta. Mantenere la continuità delle osservazioni a lungo termine è fondamentale poiché la regione è colpita dal cambiamento climatico.

"Lassù lavoriamo da quasi 30 anni all'anno. Questo sarebbe stato un vuoto nelle misurazioni, e questo è stato un anno critico data la bassa estensione del ghiaccio, " ha detto Cooper. "Abbiamo fatto tutta la serie di campionamenti che facciamo nel programma di osservazione, l'abbiamo fatto solo ad ottobre".

La nave da ricerca Norseman II ha trasportato gli scienziati per la crociera di ricerca di tre settimane. Prima della crociera, l'equipaggio scientifico ha intrapreso una quarantena COVID-19 ad Anchorage, inclusi test multipli, prima di volare a Nome e trasferirsi direttamente sulla nave per evitare qualsiasi potenziale esposizione virale ai residenti nella regione dello Stretto di Bering. Le singole università partecipanti avevano i propri requisiti rigorosi e protocolli di test prima di approvare il viaggio.

Il team si è fermato in diverse stazioni di osservazione consolidate dove gli scienziati possono monitorare qualsiasi cosa, dalla temperatura e salinità dell'acqua e la quantità di zooplancton (cibo per pesci) che nuota intorno alle dannose fioriture algali di fitoplancton e animali che vivono nel sedimento. L'obiettivo è osservare e documentare come le creature artiche stanno rispondendo ai cambiamenti climatici e tenere traccia di quei cambiamenti dell'ecosistema in caso di ulteriore perdita di ghiaccio marino.

L'Osservatorio Biologico Distribuito (DBO) è una serie di stazioni standard occupate stagionalmente da navi e ormeggi nazionali e internazionali che richiedono continui spostamenti fisici, misurazioni chimiche e biologiche nelle acque artiche degli Stati Uniti per documentare come i sistemi biologici cambiano e/o si adattano a seguito del cambiamento ambientale. Grebmeier ha guidato un team internazionale di scienziati per stabilire il DBO nell'Artico nordamericano.

La rete di osservazione della biodiversità marina artica, guidato da Katrin Iken al College of Fisheries and Ocean Sciences dell'Università dell'Alaska Fairbanks, fa parte di una rete nazionale che studia come la biodiversità e la distribuzione delle specie stanno cambiando a causa del cambiamento climatico nell'Artico degli Stati Uniti.

I ricercatori hanno anche visitato l'Osservatorio dell'ecosistema Chukchi, una serie di ormeggi oceanografici altamente strumentati che monitorano l'ecosistema tutto l'anno.

"Questo è stato uno sforzo davvero utile che ha dato i suoi frutti nel rendere disponibili i dati biologici da una parte dell'anno in cui ci sono state storicamente poche osservazioni, " disse Grebmeier.

I campioni prelevati e riportati ai laboratori domestici del Maryland, Lo stato di Washington, e l'Alaska sosterrà più progetti a lungo termine. Gli scienziati sono stati anche in grado di raccogliere campioni per altri che non potevano andare in crociera a causa delle restrizioni di viaggio e di ricerca COVID.