Durante il viaggio invernale da luglio ad agosto 2017 a bordo della nave da ricerca polare SA Agulhas II, gli scienziati della Stellenbosch University hanno spesso dovuto sopportare onde alte e condizioni di ghiaccio. Nella foto qui ci sono ghiaccioli dal ponte di poppa della nave, con temperatura dell'aria di meno 13°C (senza vento freddo). Credito:Ryan Cloete
Il ruolo dell'Oceano Antartico nel guidare il ciclo globale del carbonio potrebbe essere più forte del previsto poiché la pompa biologica del carbonio non viene "spenta" in inverno come si pensava in precedenza.
Sulla base dello studio invernale più completo fino ad oggi, condotta nell'Oceano Antartico nei mesi di luglio e agosto 2017, gli scienziati del Centro per la traccia e la biogeochimica sperimentale dell'Università di Stellenbosch (TracEx) nel Dipartimento di Scienze della Terra sono stati in grado di dimostrare che il fitoplancton era effettivamente attivo durante i freddi e bui mesi invernali.
Questi risultati sono importanti per i modelli climatici globali predittivi, che attualmente si basano prevalentemente sulle stagioni primaverili ed estive. Con l'aggiunta dei dati dell'inverno, i modelli possono ora rappresentare meglio il ciclo di trasferimento del carbonio dall'atmosfera all'oceano nel corso delle stagioni. Per gli scienziati, questo è un passo avanti nell'analisi della sensibilità di questo trasferimento al cambiamento climatico.
Il fitoplancton è microscopico, organismi unicellulari simili a piante sospesi per lo più nei primi 100 metri degli oceani. Utilizzando la luce solare per l'energia e i nutrienti inorganici disciolti, il fitoplancton converte l'anidride carbonica in carbonio organico e costituisce la base della rete trofica marina. È stato dimostrato che il fitoplancton è importante nel modificare il ciclo del carbonio e dell'anidride carbonica del pianeta quanto tutte le piante terrestri del mondo messe insieme.
Dottor Ryan Cloete, borsista post-dottorato nel dipartimento e primo autore di due recenti pubblicazioni sull'argomento, afferma che le loro scoperte sono contrarie all'opinione generale secondo cui l'Oceano Antartico è biologicamente dormiente durante l'inverno.
"Simile alle foglie che cadono dagli alberi durante l'autunno a causa di condizioni di crescita sfavorevoli, l'ipotesi era che anche il fitoplancton non sarebbe stato attivo durante l'inverno. Una delle nostre principali scoperte è che il fitoplancton è effettivamente attivo durante l'inverno nell'Oceano Antartico, anche se non ai livelli che vediamo in estate. Non è ben compreso come il fitoplancton sia in grado di adattarsi alle condizioni invernali, e la nostra ricerca sui nutrienti in tracce è il primo passo per capire queste strategie di adattamento, " lui spiega.
Ad oggi, gli scienziati hanno avuto una comprensione molto scarsa delle condizioni che caratterizzano l'Oceano Antartico durante l'inverno. Ciò è dovuto principalmente alla sfida di campionare un oceano a temperature sotto lo zero mentre si affrontano venti di burrasca e onde fino a 20 metri. Non è un caso che i primi marinai soprannominassero questo tratto dell'Oceano Antartico tra i 40° e i 60° di latitudine sud i "Roaring Forties", seguiti dai "Furious Fifties" e dagli "Screaming Sixties".
I campioni invernali sono stati raccolti sulla SA Agulhas II, La nave da ricerca polare del Sudafrica, durante una spedizione sudafricana da luglio ad agosto 2017. Il viaggio di campionamento è stato finanziato dal South African National Antarctic Program (SANAP), il Dipartimento delle Foreste, Pesca e ambiente (DFFE) e Fondazione nazionale per la ricerca (NRF). Credito:Ryan Cloete
Il Dr. Cloete afferma che l'Oceano Antartico svolge un ruolo fondamentale nella regolazione del clima terrestre:"Si stima che immagazzini circa il 75% dell'assorbimento oceanico globale del calore in eccesso e il 35% dell'assorbimento globale del carbonio in eccesso dall'atmosfera. L'Oceano Australe è anche l'unico oceano che collega direttamente i tre principali bacini oceanici, ovvero il Pacifico, Atlantico e Oceano Indiano. In altre parole, ciò che accade nell'Oceano Antartico ha un impatto sull'oceano globale".
Questo processo globale è guidato attraverso un processo chiamato circolazione termoalina ("thermos" significa calore e "haline" significa salinità). Ai poli, la fredda e densa acqua di mare superficiale sprofonda nell'oceano profondo, da dove scorre in grandi correnti oceaniche per poi tornare in superficie attraverso il mescolamento e la risalita del vento alle latitudini più calde. Gli scienziati lo chiamano il grande nastro trasportatore oceanico, e l'acqua può impiegare quasi mille anni per completare il viaggio. L'Oceano Australe agisce quindi come un hub centrale in cui le acque in entrata vengono modificate e ridistribuite in tutto l'oceano globale.
Il Dr. Cloete afferma che la stagione invernale nell'Oceano Antartico è estremamente importante per impostare il palcoscenico biologico per le stagioni primaverili ed estive:"In inverno, forti tempeste e venti servono a creare uno strato superficiale più instabile che penetra sotto le stabili acque superficiali estive, che ora sono impoveriti di sostanze nutritive dopo la stagione di crescita. Ciò consente la miscelazione con le acque ricche di nutrienti presenti nelle acque sotterranee. Con l'aiuto di un aumento delle ore di luce solare e di un mare più calmo, questo impulso invernale di nutrienti in superficie aiuta a catalizzare e sostenere le fioriture primaverili ed estive di fitoplancton che, a sua volta, attira le balene, delfini e pinguini al buffet dell'Oceano Antartico dal nord.
"L'osservazione dei sistemi invernali ci sta aiutando a comprendere le varie strategie di adattamento e sopravvivenza del fitoplancton in condizioni di crescita avverse, nonché i processi di ricarica dei nutrienti nelle acque superficiali estremamente povere di nutrienti alla fine della stagione estiva. Questo è estremamente importante come impone l'hub di circolazione dell'Oceano Antartico. che queste acque vengono trasportate verso nord, che influenzano la produttività oceanica in gran parte dell'oceano globale a bassa latitudine, " lui spiega.
Prof. Alakendra Roychoudhury, specialista in biogeochimica ambientale e marina presso SU e capo del gruppo di ricerca TracEx, afferma che i risultati riaffermano l'influenza globale dell'Oceano Antartico nella regolazione del clima e della rete alimentare marina:"Il sistema terrestre è intricato accoppiato attraverso processi chimici e biologici con circuiti di feedback autocorrettivi per modulare la variabilità e negare il cambiamento climatico. La nostra ricerca è un ottimo esempio di questo accoppiamento in cui i processi biochimici che avvengono a livello microscopico all'interfaccia tra acqua e microrganismi, è influenzato dalla circolazione e dalla miscelazione oceanica su larga scala.
"È difficile immaginare che questi processi microscopici possano influenzare processi globali come il riscaldamento del nostro pianeta perché spesso ci manca il know-how dei processi collegati e la loro risposta di feedback, " conclude.
La ricerca è stata pubblicata su Chimica Marina .
