L'Oceano Antartico, una regione fondamentale per il clima terrestre, ospita vaste fioriture di microscopiche piante oceaniche conosciute come fitoplancton. Costituiscono la base stessa della rete alimentare antartica.
Utilizzando una flotta di galleggianti robotici, il nostro studio pubblicato su Nature rivela che la polvere portata dal vento fornisce abbastanza ferro per sostenere un terzo della crescita del fitoplancton dell’Oceano Antartico. Sapere questo ci aiuterà a capire come il riscaldamento globale influenzerà i principali processi climatici in cui è coinvolto il fitoplancton.
L’Oceano Antartico funge da “ammortizzatore” climatico. Le sue acque fredde e la sua vasta area catturano fino al 40% dell'anidride carbonica (CO₂) generata dall'uomo e assorbita ogni anno dagli oceani del pianeta.
La CO₂ generata dall’uomo entra principalmente nell’oceano mentre si dissolve in superficie. Tuttavia, i processi biologici che trasferiscono grandi quantità di CO₂ dalla superficie alle profondità dell'oceano svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo naturale del carbonio dell'oceano.
Anche lievi cambiamenti in questi processi nell’Oceano Antartico potrebbero indebolire o rafforzare l’ammortizzatore climatico. È qui che il fitoplancton gioca un ruolo chiave.
Come le piante sulla terra, il fitoplancton converte la CO₂ in biomassa attraverso la fotosintesi. Quando il fitoplancton muore, affonda nelle profondità dell'oceano. Ciò blocca efficacemente il carbonio per decenni o addirittura centinaia di anni. Questa è nota come pompa biologica del carbonio e aiuta a regolare il clima della Terra.
Il fitoplancton ha bisogno di nutrienti e luce per prosperare. L'azoto, sotto forma di nitrato, è uno di questi nutrienti essenziali ed è abbondante nell'Oceano Antartico. Durante il periodo di fioritura in primavera ed estate, il fitoplancton consuma nitrati.
Ciò offre agli scienziati un'opportunità unica:misurando la quantità di nitrati che scompare stagionalmente, possono calcolare la crescita del fitoplancton e del carbonio sequestrato nella loro biomassa.
Ma c'è una svolta. Il ferro, un altro nutriente essenziale, scarseggia nell’Oceano Antartico. Questa carenza ostacola la crescita del fitoplancton, diminuendo l'efficienza della pompa biologica del carbonio.
La polvere aumenta la vita nell'Oceano Australe
Il ferro si trova comunemente nel terreno. I venti trasportano la polvere ricca di ferro dai continenti agli oceani. Questa fornitura di ferro derivato dalla polvere può innescare fioriture di fitoplancton, rendendo più verdi tratti dell'oceano e rafforzando la pompa del carbonio.
Storicamente, per studiare gli effetti della fertilizzazione con ferro sul fitoplancton, sia che il ferro provenisse dalla polvere, da altre fonti naturali o fosse aggiunto deliberatamente, gli scienziati dovevano imbarcarsi in costosi viaggi di ricerca nel remoto Oceano Australe.
Tuttavia, le informazioni ricavate da tali esperimenti erano limitate a piccole regioni e a brevi periodi durante determinate stagioni. Si sapeva poco dell'impatto della polvere sul fitoplancton durante tutto l'anno in tutto l'Oceano Antartico.
Per colmare questa lacuna, ci siamo rivolti ai robot.
Negli ultimi dieci anni, le organizzazioni di ricerca hanno implementato una flotta di galleggianti oceanici robotizzati in tutto il mondo. Questi robot monitorano instancabilmente le proprietà dell'oceano, inclusa la concentrazione di nitrati.
Nel nostro studio, abbiamo analizzato le misurazioni dei nitrati in 13.600 località nell’Oceano Antartico. Abbiamo calcolato la crescita del fitoplancton dalla scomparsa dei nitrati e abbiamo combinato queste stime di crescita con modelli computerizzati di deposizione di polvere.
Con questo nuovo approccio, abbiamo scoperto un collegamento diretto tra la fornitura di ferro derivato dalla polvere e la crescita del fitoplancton. È importante sottolineare che abbiamo anche scoperto che la polvere non coincide solo con la crescita del fitoplancton, ma lo alimenta fornendo ferro.
Abbiamo utilizzato questa relazione per costruire mappe della produttività dell’Oceano Antartico:passato, presente o futuro. Queste mappe suggeriscono che la polvere sostiene oggi circa un terzo della crescita del fitoplancton nell'Oceano Antartico.
Durante le ere glaciali, una combinazione di condizioni più secche, livelli del mare più bassi e venti più forti ha fatto sì che la deposizione di polvere sull'Oceano Australe fosse fino a 40 volte maggiore rispetto a oggi.
Quando applichiamo le simulazioni della polvere dell'ultima era glaciale alla nostra nuova relazione, stimiamo che la crescita del fitoplancton è stata due volte superiore durante questi periodi più polverosi rispetto a oggi.
Pertanto, alimentando la crescita del fitoplancton, la polvere probabilmente ha svolto un ruolo importante nel mantenere basse le concentrazioni di CO₂ atmosferiche durante le ere glaciali.
Il riscaldamento globale e i cambiamenti nell'uso del territorio potrebbero modificare rapidamente la distribuzione della polvere nell'oceano in futuro.
Questi cambiamenti avrebbero conseguenze importanti per gli ecosistemi oceanici e la pesca e la nostra ricerca fornisce gli strumenti per aiutare a prevedere questi cambiamenti.
Per mantenere il riscaldamento globale al di sotto di 1,5°C, è fondamentale trovare metodi sicuri ed efficaci per rimuovere attivamente la CO₂ dall’atmosfera. Una strategia proposta e controversa prevede la fertilizzazione dell'Oceano Australe con il ferro, imitando i processi naturali che hanno ridotto la CO₂ durante le ere glaciali.
I nostri risultati suggeriscono che una tale strategia potrebbe aumentare la produttività nelle parti meno polverose dell'Oceano Antartico, ma permangono incertezze sulle conseguenze ecologiche di questo intervento e sulla sua efficacia a lungo termine nella cattura del carbonio.
Studiando come la natura ha agito in questo modo in passato, possiamo saperne di più sui possibili risultati e sulla praticità della fertilizzazione dell'oceano per mitigare il cambiamento climatico.
Ulteriori informazioni: Jakob Weis et al, Un terzo della produttività dell'Oceano Antartico è sostenuto dalla deposizione di polvere, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07366-4
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito da The Conversation
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