Il fitoplancton ha bisogno di luce e sostanze nutritive per crescere. Le alghe microscopiche si trovano raramente entrambe contemporaneamente in quantità sufficienti nell'oceano. Negli strati d'acqua superiori, di solito mancano di nutrienti e, più in basso, mancano di luce. Un nuovo studio condotto dall'Helmholtz Center Hereon ora dice:Il fitoplancton può migrare avanti e indietro tra gli strati più profondi e la superficie dell'acqua. Se ciò fosse confermato, avrebbe enormi conseguenze per i calcoli della pompa del carbonio naturale e quindi per i calcoli attuali del bilancio del carbonio. I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi sulla rivista Nature Climate Change .

I mari e l'oceano sono uno dei nostri più grandi pozzi di carbonio. Ogni anno assorbono circa il 30% della CO₂ prodotto dall'uomo e quindi rimuoverlo dall'atmosfera. Ciò è dovuto principalmente al fitoplancton. Con l'aiuto della luce e dei nutrienti, queste piante microscopiche assorbono l'anidride carbonica e rilasciano ossigeno. Fino ad ora, i ricercatori presumono che il fitoplancton non si muova quasi da solo, ma sia spinto dalle correnti. Uno studio condotto da Helmholtz-Zentrum Hereon presenta ora argomenti che mettono in dubbio questa ipotesi. Per questa pubblicazione, che coinvolge anche il GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel e il Earth SURFACE System Research Center, il team di autori ha analizzato numerosi risultati di ricerche empiriche. La conclusione:i dati misurati non possono essere spiegati dal movimento passivo del fitoplancton. Su questa base, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo modello che include la migrazione verticale del fitoplancton e può quindi calcolare il "pompaggio" attivo dei nutrienti.

"I modelli precedenti trattano il fitoplancton come particelle passive, mentre molte prove suggeriscono che migra attivamente per assorbire il carbonio negli strati superiori tramite la fotosintesi e per immagazzinare i nutrienti negli strati inferiori", afferma Kai Wirtz, autore principale dello studio e modellatore dell'ecosistema presso l'Hereon Institute of Coastal Systems, Analysis and Modeling.

Gli strati d'acqua superiori dei mari e degli oceani mancano quasi sempre di nutrienti. Oltre alla luce, i nutrienti sono vitali per il fitoplancton. Eppure, nonostante concentrazioni di nutrienti dimostrabilmente inferiori, qui vengono misurati alti tassi di produzione primaria netta. La produzione primaria netta è la biomassa prodotta dal fitoplancton, che costituisce la base della rete alimentare marina. Altri studi sono stati in grado di rilevare l'azoto da strati d'acqua più profondi nel fitoplancton vicino alla superficie dell'acqua. I tratti del fitoplancton, che si sono evoluti nel corso di milioni di anni, suggeriscono anche migrazioni più attive:almeno due terzi di tutte le specie hanno dimostrato di essere in grado di muoversi attivamente. A cosa serve questa capacità, se i microrganismi sono solo passivamente alla deriva con le correnti? Il nuovo studio presenta ora questa teoria:il fitoplancton si muove attivamente verticalmente tra gli strati d'acqua superiori e più profondi. In questo modo ottengono entrambi:luce negli strati superiori e nutrienti da una maggiore profondità dell'acqua.

Un continuo su e giù

Il team attorno a Kai Wirtz spiega che, sebbene il fitoplancton spesso nuoti o affondi solo per pochi metri al giorno, è in grado di colmare una profondità compresa tra 10 e 80 metri con la "riserva di energia" dalla fotosintesi nelle acque superficiali ricche di luce. A una maggiore profondità dell'acqua può assorbire abbastanza nutrienti fino a quando non si sposta di nuovo attivamente verso la superficie dell'acqua. Questo ciclo di movimento corrisponderebbe a una pompa a carbone attivo che funziona in modo molto più efficiente di quanto ipotizzato in precedenza.

"Sulla base dei nostri calcoli del modello, assumiamo che le attuali stime dell'assorbimento di carbonio oceanico debbano essere sostanzialmente corrette verso l'alto", afferma Wirtz.

Jan Taucher, coautore dello studio, afferma:"In passato ci sono stati casi di studio individuali che hanno dimostrato che alcune specie di fitoplancton possono migrare attivamente verticalmente e quindi trasportare anche nutrienti e carbonio. La combinazione di dati osservativi utilizzati nel nuovo modello ecologico poiché il nostro attuale studio dimostra che questo fenomeno è molto più diffuso di quanto si pensasse in precedenza. I nostri risultati suggeriscono che i calcoli precedenti potrebbero aver sottovalutato la produttività marina e l'assorbimento di carbonio."

60 volte le emissioni di carbonio della Germania

Attualmente, non esiste una tecnologia che possa testare empiricamente la teoria direttamente a livello microscopico degli organismi. Ma potrebbe valere la pena avviare ulteriori ricerche. Se la migrazione verticale del fitoplancton si rivelasse vera, ciò significherebbe che gli oceani assorbirebbero molta più CO₂ di quanto attualmente ipotizzato, anche con l'aumento della temperatura dell'aria e dell'acqua in futuro. Secondo i calcoli del team di autori, che comprende anche Moritz Mathis dell'Helmholtz-Zentrum Hereon e Lan Smith dell'Earth SURFACE System Research Center, entro il 2100 circa 40 gigatonnellate in più di CO₂ all'anno verrebbe assorbito rispetto a quanto previsto dagli attuali modelli climatici. Ciò corrisponde a sessanta volte le emissioni di carbonio della Germania e quindi a circa il 10% del nostro budget di carbonio. Ciò modificherebbe in modo significativo il conto climatico mondiale verso l'alto. Per questo, tuttavia, è necessario conoscere i processi essenziali, compresi i modelli comportamentali dei microrganismi. La verifica della teoria del nuovo studio potrebbe dare un contributo decisivo in tal senso. + Esplora ulteriormente

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