Etereo, colonne ondeggianti di alghe brune lungo le coste della California crescono attraverso la colonna d'acqua, culminando in una fitta chioma superficiale di spesse fronde che forniscono case e rifugio a numerose creature marine. Si ipotizza che queste alghe giganti possano proteggere gli ecosistemi costieri aiutando ad alleviare l'acidificazione causata dal troppo carbonio atmosferico assorbito dai mari.

Un nuovo sito, l'analisi interdisciplinare delle alghe giganti nella baia di Monterey al largo della costa della California ha cercato di indagare ulteriormente sul potenziale di mitigazione dell'acidificazione delle alghe. "Parliamo di foreste di alghe che proteggono l'ambiente costiero dall'acidificazione degli oceani, ma in quali circostanze è vero e fino a che punto?" ha detto il membro del team di studio Heidi Hirsh, un dottorato di ricerca studente alla School of Earth di Stanford, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth). "Questo tipo di domande è importante da indagare prima di provare a implementarlo come strategia di mitigazione dell'acidificazione degli oceani".

I risultati della squadra, pubblicato il 22 ottobre sulla rivista JGR Oceani , mostra che vicino alla superficie dell'oceano, il pH dell'acqua era leggermente più alto, o meno acido, suggerendo che la chioma di alghe riduce l'acidità. Però, quegli effetti non si estendevano al fondo dell'oceano, dove sensibili coralli d'acqua fredda, ricci e crostacei abitano e la maggior parte dell'acidificazione si è verificata.

"Uno dei principali vantaggi per me è la limitazione dei potenziali benefici della produttività delle alghe, "disse Hirsh, l'autore principale dello studio.

Perché alghe?

Kelp è una specie di fondazione ecologicamente ed economicamente importante in California, dove le foreste sono ricche di sostanze nutritive, coste del fondo roccioso. Uno degli impatti dannosi dell'aumento del carbonio nell'atmosfera è il suo successivo assorbimento da parte degli oceani del pianeta, che provoca l'acidificazione, uno squilibrio chimico che può avere un impatto negativo sulla salute generale degli ecosistemi marini, compresi gli animali da cui le persone dipendono per il cibo.

Kelp è stato preso di mira come specie potenzialmente miglioratrice in parte a causa della sua rapida crescita, fino a 5 pollici al giorno, durante la quale subisce una grande quantità di fotosintesi che produce ossigeno e rimuove l'anidride carbonica dall'acqua. Nella baia di Monterey, gli effetti delle alghe giganti sono anche influenzati dalla risalita stagionale, quando profondo, ricco di sostanze nutritive, l'acqua altamente acida del Pacifico viene trascinata verso la superficie della baia.

"È questa storia molto complicata di districare da dove viene il vantaggio, se c'è un vantaggio, e valutarlo sito per sito, perché le condizioni che osserviamo nella baia di Monterey meridionale potrebbero non essere applicabili ad altre foreste di alghe, "Ha detto Hirsh.

I ricercatori hanno organizzato operazioni presso la Hopkins Marine Station di Stanford, un laboratorio marino a Pacific Grove, California, e dati raccolti al largo della struttura in una foresta di alghe larga 300 piedi. Il coautore Yuichiro Takeshita del Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) ha fornito sensori di pH che sono stati distribuiti in tutta l'area per comprendere i cambiamenti chimici e fisici in concomitanza con il campionamento dell'acqua.

"Stiamo andando oltre la semplice raccolta di più dati sulla chimica e in realtà ottenendo ciò che sta dietro i modelli in quei dati, " ha detto il co-investigatore principale Kerry Nickols, un assistente professore alla California State University, Northridge. "Se non esaminassimo le proprietà dell'acqua in termini di come stanno cambiando e le differenze tra la parte superiore e inferiore delle foreste di alghe, non capiremmo davvero cosa sta succedendo".

Con la nuova alta risoluzione, misurazioni verticali di pH, ossigeno dissolto, salinità e temperatura, i ricercatori sono stati in grado di distinguere i modelli nella chimica dell'acqua di mare intorno alla foresta di alghe. Di notte, quando si aspettavano di vedere più acqua acida, l'acqua era in realtà meno acida rispetto alle misurazioni diurne, un risultato che ipotizzano fosse causato dalla risalita di acido, acqua a basso contenuto di ossigeno durante il giorno.

"È stato incredibile vedere l'aumento del pH durante la notte quando ci aspettavamo un aumento dell'acidità in funzione della respirazione delle alghe, "Ha detto Hirsh. "Questo è stato un primo indicatore di quanto fosse importante l'ambiente fisico per guidare il segnale biogeochimico locale".

Progettare una soluzione basata sulla natura

Mentre questo progetto ha esaminato il potenziale delle alghe per cambiare l'ambiente locale a breve termine, apre anche le porte alla comprensione degli impatti a lungo termine, come la capacità di coltivare "carbonio blu, ' il sequestro subacqueo dell'anidride carbonica.

"Uno dei motivi per farlo è consentire la progettazione di foreste di alghe che potrebbero essere considerate un'opzione di carbonio blu, ", ha affermato il coautore Stephen Monismith, il Professore Obayashi nella Scuola di Ingegneria. "Capire esattamente come funziona il kelp dal punto di vista meccanico e quantitativo è davvero importante".

Sebbene il potenziale di mitigazione delle foreste di alghe nella chioma non abbia raggiunto gli organismi sensibili sul fondo del mare, i ricercatori hanno trovato un ambiente complessivamente meno acido all'interno della foresta di alghe rispetto all'esterno. Gli organismi che vivono nella chioma o che potrebbero trasferirsi in essa hanno maggiori probabilità di beneficiare del sollievo dall'acidificazione locale delle alghe, loro scrivono.

Un modello per studi futuri

La ricerca serve anche come modello per future indagini sull'oceano come una struttura tridimensionale, habitat fluido, secondo i coautori.

"L'attuale set di conoscenze è piuttosto ampio, ma tende ad essere disciplinare:è piuttosto raro riunire tutti questi elementi per studiare un sistema costiero complesso, " ha detto il co-PI Rob Dunbar, il W.M. Keck Professor alla Stanford Earth. "In un modo, il nostro progetto era una specie di modello per come si potesse fare uno studio sintetico che mettesse insieme molti campi diversi".