"Il grande mistero del plancton è ciò che controlla la sua distribuzione e abbondanza, e quali condizioni portano a grandi fioriture di plancton, " ha detto Dennis McGillicuddy, Scienziato senior e presidente del dipartimento in fisica e ingegneria oceanica applicata presso la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

Due nuovi articoli esplorano questa domanda e forniscono esempi di condizioni che portano a massicce fioriture di plancton con impatti potenziali molto diversi sull'ecosistema, secondo McGillicuddy, coautore di entrambi gli articoli. Entrambi i documenti sottolineano anche l'importanza dell'utilizzo di tecnologie avanzate, inclusi i videoregistratori plancton, veicoli subacquei autonomi, e Coastal Pioneer Array dell'Ocean Observatories Initiative, per trovare e monitorare queste fioriture.

In un documento, "Punti di diatomee guidati dall'instabilità della corrente di confine occidentale, " pubblicato in Lettere di ricerca geofisica (GRL) , gli scienziati hanno scoperto fioriture inaspettatamente produttive nel sottosuolo di fitoplancton di diatomee.

Nel GRLA carta, i ricercatori hanno studiato le dinamiche che controllano la produttività primaria in una regione del Mid-Atlantic Bight (MAB), uno degli ecosistemi marini più produttivi al mondo. Nel 2019, hanno osservato hotspot inaspettati di diatomee nella regione del pendio della zona eufotica dell'ansa, lo strato oceanico che riceve abbastanza luce per la fotosintesi. Il fitoplancton sono microrganismi fotosintetici che sono il fondamento della rete alimentare acquatica.

È stato sorprendente per i ricercatori che gli hotspot si siano verificati nell'acqua ad alta salinità che si è infiltrata dalla Corrente del Golfo. "Mentre si pensava che queste intrusioni di acqua della Corrente del Golfo a basso contenuto di nutrienti diminuissero potenzialmente la produttività biologica, presentiamo prove di una fioritura di diatomee sotterranea inaspettatamente produttiva derivante dall'intrusione diretta di un meandro della Corrente del Golfo verso la piattaforma continentale, " fanno notare gli autori. Essi ipotizzano che gli hotspot non siano stati alimentati dall'acqua superficiale della Gulf Stream, che è tipicamente povero di nutrienti e clorofilla, ma piuttosto che i punti caldi sono stati alimentati da sostanze nutritive risalite nella zona solare dall'acqua più profonda della Corrente del Golfo.

Con il cambiamento della stabilità della Corrente del Golfo, le intrusioni della Corrente del Golfo erano diventate più frequenti negli ultimi decenni, secondo i ricercatori. "Questi risultati suggeriscono che il cambiamento della circolazione su larga scala ha conseguenze per la produttività regionale che non sono rilevabili dai satelliti in virtù della loro presenza ben al di sotto della superficie, " notano gli autori.

«In questo caso particolare, il cambiamento climatico ha portato ad un aumento della produttività in questa particolare regione, in virtù di un'interazione sottile e alquanto inaspettata tra la fisica e la biologia dell'oceano. Quella stessa dinamica potrebbe non valere necessariamente altrove nell'oceano, ed è molto probabile che altre aree dell'oceano diventino meno produttive nel tempo. Questo è di grande preoccupazione, " ha detto McGillicuddy. "Ci saranno differenze regionali nel modo in cui l'oceano risponde ai cambiamenti climatici. E la società deve essere in grado di gestire in modo intelligente da una prospettiva regionale, non solo in una prospettiva globale".

Il risultato della ricerca ha dimostrato "un fresco, impatto biologico controintuitivo di questa mutevole circolazione su larga scala, " disse il GRLA l'autore principale del documento, Hilde Oliver, uno studioso post-dottorato in Fisica e ingegneria oceanica applicata presso WHOI. Ha ricordato di aver visto arrivare i dati dello strumento. Con valori tipici dell'estate di circa 1-1,5 microgrammi di clorofilla per litro di acqua di mare, ricercatori hanno registrato "concentrazioni inaudite di clorofilla in questa regione in estate, " fino a 12 o 13 microgrammi per litro, ha detto Oliver.

Oliviero, il cui dottorato focalizzato sulla modellazione, ha detto che la crociera l'ha aiutata a guardare le fioriture di fitoplancton da più di un senso teorico. "Uscire nell'oceano e vedere come la fisica dell'oceano può manifestare queste fioriture nel mondo reale mi ha aperto gli occhi, " lei disse.

Un altro documento, "Un regionale, Inizio primavera fioritura di Phaeocystis pouchetii sulla piattaforma continentale del New England, " pubblicato in Journal of Geophysical Research:Oceans (JGR:Oceans) , era anche aprire gli occhi. I ricercatori che studiano le dinamiche biologiche della piattaforma continentale del New England nel 2018 hanno scoperto un'enorme fioritura del fitoplancton aptofito Phaeocystis pouchetii.

Però, a differenza degli hotspot di diatomee descritti nel GRLA carta, Phaeocystis è "sgradevole per molti organismi diversi e sconvolge l'intera rete alimentare, " ha detto Walker Smith, professore in pensione presso il Virginia Institute of Marine Science William e Mary, chi è l'autore principale del JGR:Oceani carta. Il fitoplancton forma colonie gelatinose di millimetri di diametro.

Quando la Phaeocystis fiorisce, utilizza i nutrienti proprio come farebbe qualsiasi altra forma di fitoplancton. Però, a differenza delle diatomee annotate nel GRLA carta, Phaeocystis converte la biomassa in qualcosa che non tende a passare dal resto della catena alimentare, disse McGillicuddy.

"Comprendere le interazioni fisico-biologiche nel sistema costiero fornisce una base per prevedere queste fioriture di alghe potenzialmente dannose e può portare a una migliore previsione dei loro impatti sui sistemi costieri, " hanno affermato gli autori.

Fioriture massicce della fase coloniale di questa e di specie simili sono state segnalate in molti sistemi in diverse parti del mondo, che Smith ha studiato. Questi tipi di fioriture si verificano probabilmente circa ogni tre anni nella piattaforma continentale del New England e probabilmente hanno un impatto abbastanza forte sulle acque del New England, catene alimentari, e pesca, disse Smith. I gestori costieri devono conoscere queste fioriture perché possono avere un impatto economico sull'acquacoltura nelle zone costiere, Egli ha detto.

"Nonostante il fatto che il Mid-Atlantic Bight sia stato ben studiato e ampiamente campionato, ci sono cose che stanno succedendo che ancora non apprezziamo molto, " ha detto Smith. "Un esempio sono queste fioriture di Phaeocystis che sono profonde nell'acqua e che non vedrai mai a meno che tu non sia lì perché i satelliti non possono mostrarle. Così, più guardiamo, più si scopre".