I ricercatori chiariscono il mistero dei livelli di ferro nell’oceano

Gli oceani terrestri sono caratterizzati da vasti sistemi di correnti rotanti noti come gole subtropicali. Queste regioni occupano il 40% della superficie terrestre e sono state a lungo considerate deserti biologici notevolmente stabili, con poche variazioni nella composizione chimica o nei nutrienti necessari per sostenere la vita.

Tuttavia, esiste una strana anomalia nell’ecosistema Gyre subtropicale del Nord Pacifico che ha confuso gli scienziati per anni. In questa regione che occupa l’Oceano Pacifico tra Cina e Stati Uniti, la chimica cambia periodicamente. Vi è una notevole fluttuazione dei livelli di fosforo e ferro , che influisce sulla composizione generale dei nutrienti e influisce in definitiva sulla produttività biologica.

Oceanic gyres

In un nuovo studio pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences , un gruppo di ricercatori ha scoperto il motivo dietro queste variazioni nell’ecosistema di Gyre subtropicale del Nord Pacifico. Il gruppo comprende Matthew Church, un ecologo microbico con la Stazione Biologica Flathead Lake dell’Università del Montana, oltre a Ricardo Letelier dell’Oregon State University e David Karl dell’Università delle Hawaii.

“Le variazioni del clima oceanico sembrano regolare l’approvvigionamento di ferro , alterando i tipi di plancton che crescono in queste acque, che alla fine controlla le concentrazioni di nutrienti oceanici “, sostiene Church. “Il mio laboratorio ha lavorato su questioni relative al ruolo del plancton nel controllo della disponibilità di nutrienti oceanici per molti anni, e questo studio colloca gran parte di quel lavoro nel contesto. Come risultato di osservazioni sostenute a lungo termine, il nostro lavoro conferma quanto strettamente l’accoppiatmento della biologia del plancton è la fornitura di sostanze nutritive, in particolare di ferro, rilasciate dall’atmosfera “.

Usando tre decenni di dati osservativi dalla stazione ALOHA, un’area di sei miglia nell’Oceano Pacifico a nord delle Hawaii dedicata alla ricerca oceanografica, il team ha scoperto che lo spostamento periodico dei livelli di ferro deriva dall’apporto di ferro dalla polvere asiatica, tenendo conto delle variazioni chimiche e fornire quantità variabili di nutrienti per sostenere la vita.

La chiave della varianza è l’oscillazione decadale del Pacifico, una relazione oceano-atmosfera che varia tra le fasi deboli e forti della pressione atmosferica nell’Oceano Pacifico nord-orientale.

Negli anni in cui la bassa pressione si indebolisce nel nord-est del Pacifico, i venti dall’Asia diventano più forti e si spostano in direzioni meridionali. Questo porta più polvere dal continente asiatico, “fertilizzando” l’oceano che circonda la stazione ALOHA. Quando la pressione si rafforza, si verifica il contrario.

L’apporto di nutrienti è un regolatore fondamentale della produttività degli oceani come il fosforo e il ferro che sono componenti chiave per la vita. Tipicamente, la colonna d’acqua superiore dell’oceano è fecondata da acqua ricca di nutrienti che si mescola dal profondo. Questo è un processo complicato nell’ecosistema Gyre subtropicale del Pacifico settentrionale perché le acque sono molto stratificate e in realtà si verifica una scarsa miscelazione.

Quando i forti venti asiatici apportano notevoli quantità di ferro, gli organismi possono crescere e usare il fosforo negli strati superiori dell’oceano. Quando i venti asiatici si indeboliscono e l’apporto di ferro si riduce, gli organismi sono costretti a tornare a un sistema di distribuzione di nutrienti che mescola le acque profonde. Questo crea il flusso e riflusso periodico dei livelli di ferro e fosforo nel Gyre del Nord Pacifico.

Church ha affermato che i risultati di questo studio sottolineano la necessità fondamentale di includere la variabilità della circolazione sia atmosferica che oceanica quando si prevede in che modo il cambiamento climatico potrebbe influire sugli ecosistemi oceanici.

“Ribadisce la necessità di pensare a quanto la biologia del plancton sia strettamente connessa ai cambiamenti climatici e in definitiva anche ai cambiamenti nell’uso del suolo, che possono avere un impatto diretto sull’approvvigionamento di polvere al mare”.

Mentre la temperatura della Terra continua a salire, i ricercatori si aspettano di vedere cambiamenti a lungo termine nei modelli di vento in tutto il Nord Pacifico. L’evoluzione dell’uso del suolo e dell’inquinamento provocati dall’attività umana in Asia influenzerà anche le fonti e l’entità del ferro e di altri nutrienti trasportati dal vento attraverso l’oceano.

Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio in che modo questi cambiamenti avranno un impatto sugli ecosistemi in questa regione oceanica, così come su altri in tutto il mondo.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Ricardo M. Letelier et al, Climate-driven oscillation of phosphorus and iron limitation in the North Pacific Subtropical Gyre, Proceedings of the National Academy of Sciences(2019). DOI: 10.1073/pnas.1900789116

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