Festini e fame negli abissi degli oceani al tempo del global warming [VIDEO]

[14 novembre 2013]

Nello studio “Deep ocean communities impacted by changing climate over 24 y in the abyssal northeast Pacific Ocean” pubblicato su Pnas un team di ricercatori statuunitensi e britannici rivela uno dei segreti meglio custoditi nelle profondità degli abissi oceanici.

I ricercatori spiegano che «L’oceano profondo, che copre una vasta area del globo, si basa quasi esclusivamente su un approvvigionamento di cibo proveniente dalla produzione primaria nelle acque di superficie. Con il riscaldamento ben documentato  delle acque superficiali oceaniche e i rapporti conflittuali dell’aumento e della diminuzione  dei trend  produzione primaria,  persistono le domande su come questi cambiamenti abbiano un impatto sulle comunità dell’oceano profondo».

Per capire meglio tutto questo il team ha  studiato per 24 anni gli abissi del nord-est del Pacifico, a circa 4.000 metri di  profondità e ha confrontato tutto con  le serie temporali di affondamento di particolato, cioè il cibo, e  della fornitura di carbonio organico e del loro utilizzo da parte della comunità bentonica. Ne è venuto fuori che i periodi di deficit alimentare  sono intervallati ad episodi di grandi eccedenze di particolato e di carbonio organico che raggiungono il fondo del mare. Lo studio sottolinea che «Le modifiche delle condizioni oceaniche di superficie vengono convertite verso l’oceano profondo, dove i picchi decennali del rifornimento, di rimineralizzazione e il sequestro del carbonio organico hanno vaste implicazioni per le proiezioni del bilancio globale del carbonio».

Come spiegano al Monterey Bay Aquarium Research Institute (Mbari), gli animali che vivono nelle pianure abissali, a Km sotto la superficie dell’oceano, di solito non hanno molto da mangiare. La loro principale fonte di cibo è la “neve marina”, una lenta cascata di muco, frammenti  fecali e parti del corpo di altri animali che affondano dalla acque superficiali. Ma i ricercatori sono stati a lungo perplesso per il fatto che, nel lungo periodo, il calo costante di neve marina non può spiegare tutto il cibo consumato dagli animali e dai microbi che vivono nei sedimenti oceanici.  Lo studio dimostra che i boom di popolazione di alghe o animali in prossimità della superficie del mare a volte può portare a enormi impulsi di affondamento di materiale organico sui fondali profondi. Festini che durano poche settimane ma che sono in grado di fornire più cibo agli animali delle profondità oceaniche di quanto ne arriva in anni o addirittura decenni di normale flusso di  neve marina.

Il team guidato da Kenneth Smith ha studiato gli animali che vivono in pianura abissale nella Station M, un sito di ricerca di alto mare a circa 220 chilometri al largo della costa centrale della California. In quel fondale fangoso a 4.000 metri di profondità vivono diversi animali del mare profondo, dalle oloturie ai ricci di mare ai pesci abissali, ma anche una miriade di animali più piccoli e microbi sepolti nel fango.

I ricercatori si sono chiesti a lungo come tutti questi animali e microbi riuscissero ad avere abbastanza cibo per sopravvivere. Il lento stillicidio di neve marina che affonda non fornisce il cibo sufficiente per sostenere tutti gli organismi che vivono lì in fondo. Poi Smith ed i suoi colleghi hanno assistito a questi festini occasionali che potrebbero fornire cibo sufficiente per sfamare le comunità delle profondità marine per anni alla volta.

Il team di ricercatori ha messo “trappole per sedimenti” sopra il fondo marino per raccogliere e misurare la quantità di neve marina che precipita dalla superficie, ma ha anche utilizzato  telecamere automatiche per scattare fotografie time-lapse del fondo marino. Questo ha permesso loro di monitorare il comportamento, i numeri e le dimensioni degli animali abissali più grandi, come le oloturie. Alla fine hanno anche utilizzato un robot che si sposta nelle profondità marine, il Benthic Rover, per misurare la quantità di ossigeno consumata dagli animali e dai microbi nel sedimento. Misurazioni che hanno permesso ai ricercatori di stimare la quantità di cibo questi organismi stavano consumando.

I ricercatori hanno utilizzato i dati raccolti tra il 1989 e il 2012 per confrontare la quantità di neve marina che arriva nella Station M con le stime delle popolazioni di alghe microscopiche osservate in superficie utilizzando i satelliti ed hanno scoperto che «Durante la maggior parte degli anni, la quantità di cibo che arriva al fondo del mare ha raggiunto un picco ogni anno in estate e in autunno, ma è rimasto relativamente basso», ma nel 2011 e nel 2012, i ricercatori hanno osservato tre eventi eccezionali che hanno trasportato enormi quantità di cibo relativamente fresco in profondità. Il primo ha avuto luogo da giugno ad agosto del 2011, quando c’è stata un’imponente fioritura di diatomee in prossimità della superficie che poi sono affondate rapidamente sul fondo del mare. Il secondo evento si è verificato da marzo a maggio 2012, quando le salpe,  animali pelagici gelatinosi che si nutrono di alghe, si sono riprodotte rapidamente nelle acque superficiali. Le colonie di salpe divennero cosi abbondanti  da bloccare la tubazione che preleva l’acqua di mare necessaria per raffreddare la centrale nucleare californiana di Diablo Canyon. Quando le salpe che avevano proliferato in superficie nell’area della Station M sono morte, sono sprofondate così rapidamente fino alla piana abissale da realizzare una specie di moquette organica sul  fondo marino.

Durante il terzo evento, nel settembre 2012, un altro fioritura algale ha prodotto così tante alghe che quelle morte hanno intasato le trappole coniche piazzate dai ricercatori, ma il fenomeno è stato comunque documentato da una telecamera  time-lapse.

I ricercatori sottolineano che «Il cibo in eccesso che è arrivato sul fondo marino durante questi festini non è stato sprecato. Invece, è stato rapidamente consumato dagli animali di profondità e dai microbi del fondo marino, che lo hanno utilizzato per crescere e riprodursi. Parte del carbonio organico del cibo è stata rilasciato nell’acqua di mare circostante attraverso la respirazione. La maggior parte del resto è stata incorporata nel sedimenti del mare profondo, dove potrebbe essere riciclato dagli animali e dai microbi che si nutrono di fango. In questo modo, gli impulsi intermittenti di cibo di grandi dimensioni potrebbe contribuire a sostenere la vita nelle profondità per anni o addirittura decenni».

Il team guidato da Kenneth Smith ha studiato anche gli effetti biologici di questi impulsi estremi di cibo ed ha  già notato dei cambiamenti nel numero e specie di animali delle acque profonde che vivono alla Station M che sembrano derivare dai festini del 2011 e 2012.

Secondo i ricercatori la frequenza dei festini in  alto mare potrebbe essere in aumento al largo della costa centrale della California, così come in alcuni altri siti di studio in alto mare in tutto il mondo. Negli ultimi 10 anni, le acque al largo della California Centrale sono state interessate da forti venti, che portano più nutrienti, come il nitrato, nella superficie dell’oceano. Questi nutrienti agiscono come fertilizzanti, innescando fioriture di alghe, le quali, a loro volta, a volte alimentano i boom delle salpe. La ricaduta di tutto questo aumento di produttività alla fine finisce sul fondo del mare.

Gli autori dello studio concludono: «I cambiamenti nelle condizioni oceaniche che hanno fornito più cibo agli animali di profondità nella Station M potrebbero essere collegati al global warming. In alternativa, questi cambiamenti potrebbero semplicemente riflettere cicli a lungo termine naturalmente presenti nell’oceano.

Questi risultati ci ricordano ancora una volta che il mare profondo è direttamente influenzata da eventi della superficie dell’oceano, così come dalle attività umane sulla terra. In realtà, le informazioni provenienti da studi sull’alto mare come questo saranno essenziali per migliorare i computer models del ciclo globale del carbonio e dei cambiamenti climatici».

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  • Feast and famine on the abyssal plain