Per secoli, Sargassum pelagico, alga bruna galleggiante, sono cresciuti nelle acque poco nutritive dell'Oceano Atlantico settentrionale, supportato da fonti di nutrienti naturali come escrezioni di pesci e invertebrati, risalita e fissazione dell'azoto. Utilizzando una linea di base storica unica degli anni '80 e confrontandola con i campioni raccolti dal 2010, ricercatori dell'Harbour Branch Oceanographic Institute e collaboratori della Florida Atlantic University hanno scoperto cambiamenti drammatici nella chimica e nella composizione del Sargassum, trasformando questo vibrante organismo vivente in una "zona morta" tossica.

Le loro scoperte, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , suggeriscono che una maggiore disponibilità di azoto da fonti naturali e antropiche, comprese le acque reflue, sta sostenendo le fioriture di Sargassum e trasformando un habitat critico per i vivai in fioriture algali dannose con impatti catastrofici sugli ecosistemi costieri, economie, e salute umana. Globalmente, le fioriture algali dannose sono legate all'aumento dell'inquinamento dei nutrienti.

Lo studio, guidato da FAU Harbour Branch, in collaborazione con la University of South Florida, Istituto oceanografico di Woods Hole, l'Università del Mississippi meridionale, e la Florida State University, è stato progettato per comprendere meglio gli effetti dell'apporto di azoto e fosforo su Sargassum. I ricercatori hanno utilizzato un set di dati tissutali di base di carbonio (C), rapporti di azoto (N) e fosforo (P) e molare C:N:P degli anni '80 e li hanno confrontati con campioni più recenti raccolti dal 2010.

I risultati mostrano che la percentuale di tessuto N è aumentata in modo significativo (35%) in concomitanza con una diminuzione della percentuale di fosforo (42%) nel tessuto Sargassum dagli anni '80 agli anni 2010. La composizione elementare variava significativamente nel corso dello studio a lungo termine, così come i rapporti C:N:P. In particolare, il cambiamento più grande è stato il rapporto azoto:fosforo (N:P), che è aumentato in modo significativo (111 per cento). Anche i rapporti carbonio:fosforo (C:P) sono aumentati in modo simile (78%).

"I dati del nostro studio supportano non solo un ruolo primario per la limitazione della produttività del fosforo, ma suggerisce anche che il ruolo del fosforo come nutriente limitante viene rafforzato dagli aumenti relativamente grandi della fornitura di azoto ambientale dal deflusso terrestre, input atmosferici, e possibilmente altre fonti naturali come la fissazione dell'azoto, " ha detto Brian Lapointe, dottorato di ricerca, autore anziano, uno dei massimi esperti di Sargassum e professore di ricerca presso la FAU Harbour Branch.

Un totale di 488 campioni di tessuto di Sargassum sono stati raccolti durante vari progetti di ricerca e crociere nel bacino del Nord Atlantico tra il 1983-1989 e, più recentemente, tra il 2010-2019, e comprendeva il campionamento stagionale al largo della barriera corallina di Looe Key nelle Florida Keys inferiori (1983 e 1984) e un campionamento geografico più ampio (1986 e 1987) al largo delle Florida Keys, Corrente del Golfo (Miami, Charleston e Cape Fear), e Belize, America Centrale. Le stazioni oceaniche includevano il nord, centro e sud del Mar dei Sargassi.

La più alta percentuale di tessuto N si è verificata nelle acque costiere influenzate dal deflusso terrestre ricco di azoto, mentre rapporti C:N e C:P più bassi si sono verificati in inverno e in primavera durante i picchi di portata fluviale. L'intervallo complessivo per i rapporti N:P era compreso tra 4,7 e 99,2 con il valore medio più alto nella baia della Florida occidentale (89,4), seguito dalle località del Golfo del Messico e dei Caraibi. I rapporti N:P più bassi sono stati osservati nei Caraibi orientali a St. Thomas (20,9) e Barbados (13,0).

A causa delle emissioni antropiche di ossidi di azoto (NO _X ), il no _X il tasso di deposizione è circa cinque volte maggiore di quello dei tempi preindustriali, in gran parte dovuto alla produzione di energia e alla combustione della biomassa. La produzione di azoto fertilizzante sintetico è aumentata di nove volte, mentre quello del fosfato è triplicato dagli anni '80, contribuendo a un aumento globale dei rapporti N:P. In particolare, L'85 percento di tutti i fertilizzanti azotati sintetici è stato creato dal 1985, poco dopo l'inizio del campionamento del Sargassum di base a Looe Key nel 1983.

"Oltre la sua ampia distribuzione, il neo-costituito Great Atlantic Sargassum Belt può essere sostenuto da apporti di azoto e fosforo da una varietà di fonti, compresi gli scarichi dal Congo, Rio delle Amazzoni e del Mississippi, risalendo al largo delle coste africane, miscelazione verticale, risalita equatoriale, deposizione atmosferica da polvere del Sahara, e combustione della biomassa della vegetazione nell'Africa centrale e meridionale, " disse Lapointe.

Dati satellitari a lungo termine, modelli numerici di tracciamento delle particelle, e le misurazioni sul campo indicano che la Cintura del Grande Sargassum Atlantico si è ripetuta ogni anno dal 2011 e si è estesa fino a 8, 850 chilometri dalla costa occidentale dell'Africa al Golfo del Messico, picco nel luglio 2018.

"Considerando gli effetti negativi che la Great Atlantic Sargassum Belt sta avendo sulle comunità costiere dell'Africa, i Caraibi, Golfo del Messico e Florida meridionale, sono urgentemente necessarie ulteriori ricerche per informare meglio il processo decisionale della società in merito alla mitigazione e all'adattamento dei vari oceanico, e fattori atmosferici delle fioriture di Sargassum, " disse Lapointe.

Rimozione Sargassum dalle spiagge del Texas durante prima, le inondazioni meno gravi sono state stimate in $ 2,9 milioni all'anno e la sola contea di Miami-Dade in Florida ha stimato le recenti spese di trasloco di $ 45 milioni all'anno. La bonifica dei Caraibi nel 2018 è costata 120 milioni di dollari, che non include i minori introiti derivanti dal turismo perso. Gli spiaggiamenti di Sargassum hanno anche un impatto sulla vita marina e causano problemi respiratori dal processo di decomposizione e altri problemi di salute umana, come un aumento dei batteri fecali.

"Le attività umane hanno notevolmente alterato il carbonio globale, azoto, e cicli del fosforo, e gli apporti di azoto sono considerati ora "ad alto rischio" e al di sopra di un confine planetario sicuro, " ha detto Lapointe. "Sulla base di ricerche scientifiche, la crescita della popolazione e i cambiamenti nell'uso del suolo hanno aumentato l'inquinamento da azoto e il degrado degli estuari e delle acque costiere almeno dagli anni '50. Nonostante le diminuzioni del carico di azoto in alcuni bacini idrografici costieri, I rapporti N:P rimangono elevati in molti fiumi rispetto ai valori storici. La tendenza verso rapporti N:P più elevati nei principali fiumi del bacino atlantico è parallela all'aumento dei rapporti N:P che vediamo ora a Sargasum".