La fioritura del fitoplancton e le sorgenti idrotermali

Secondo un recente studio, la riproduzione del fitoplancton sarebbe favorita dal rilascio di nutrienti da parte delle sorgenti idrotermali

fauna marina presso sorgente idrotermale
Una fauna composta da crostacei e bivalvi prospera in prossimità delle sorgenti idrotermali (Photo credit: By Image courtesy of Submarine Ring of Fire 2006 Exploration, NOAA Vents Program - NOAA Photo Library, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15263922)

Le sorgenti idrotermali sono dimora di numerose forme di vita come batteri, crostacei e pesci. Un recente studio suggerisce che queste strutture sottomarine possano influenzare significativamente anche gli organismi di superficie. In particolare, i minerali rilasciati dalle sorgenti favorirebbero fenomeni di fioritura del fitoplancton.

La ricerca è frutto della collaborazione di un team internazionale, a cui hanno aderito scienziati provenienti da Canada, Stati Uniti, Francia, Germania e Regno Unito.

Oasi in fondo al mare

Nel 1977, un gruppo di ricercatori della Scripps Institution of Oceanography stava conducendo degli studi presso il Rift delle Galápagos, quando gli strumenti cominciarono a rilevare violenti sbalzi di temperatura: gli scienziati avevano appena scoperto un sistema di sorgenti idrotermali sul fondo dell’Oceano Pacifico.

Generalmente, queste strutture si formano ai margini delle placche tettoniche, laddove la crosta si separa. Qui, il magma – proveniente dalle profondità della Terra – risale in superficie e solidifica, andando a formare le dorsali oceaniche – imponenti catene montuose che possono estendersi per decine di migliaia di chilometri.

L’acqua penetra attraverso la crosta e viene riscaldata dal magma, fino a raggiungere temperature così elevate da provocare la dissoluzione delle rocce circostanti. Una volta risalito in superficie, il liquido si raffredda e i minerali in esso disciolti precipitano. Nel corso del tempo, questi depositi formano camini e altre strutture tipicamente associate alle sorgenti idrotermali.

Questi luoghi ospitano complessi ecosistemi che, adattatisi alle ostili condizioni ambientali, riescono a prosperare lontano dalla luce del Sole. Ciò è possibile grazie ad alcuni batteri chemiosintetici, in grado di produrre energia a partire da determinati composti (incluso l’acido solfidrico). Vari animali – come vermi e bivalvi – instaurano un rapporto simbiotico con questi organismi, acquisendo in tal modo i nutrienti di cui hanno bisogno.

Fioriture nell’oceano

Tra il 2014 e il 2015, alcuni strumenti rilevarono un rapido aumento delle concentrazioni di fitoplancton – organismi fotosintetici acquatici – in due località dell’Oceano Australe, al largo delle coste africane e antartiche.

Questi fenomeni – detti “fioriture” – possono esser favoriti da determinati fattori, come la temperatura dell’acqua e la disponibilità di nutrienti. Tuttavia, le regioni esaminate erano povere di un elemento – il ferro – essenziale per la crescita del fitoplancton. Ormai era chiaro: qualcosa stava modificando la composizione di queste acque.

Mathieu Ardyna – oceanografo presso la Stanford University e primo autore dello studio, pubblicato su Nature Communications – incuriosito dal bizzarro fenomeno, iniziò a investigare.

Assieme a Kevin Robert Arrigo – professore presso il dipartimento di Scienze del Sistema Terra alla Stanford University e co-autore dello studio – Ardyna tentò di individuare il punto di origine del ferro. Alcune tra le fonti più comuni – come il ghiaccio marino o i margini continentali – furono scartate in quanto le località in esame si trovavano a grande distanza dalla costa. Evidentemente, la risposta doveva trovarsi altrove.

Recenti studi suggerivano che le sorgenti idrotermali favorissero la riproduzione del fitoplancton tramite il rilascio di numerosi elementi essenziali, incluso il ferro. Tuttavia, diversi fattori – tra cui le avverse condizioni ambientali – avevano, fino ad allora, impedito la raccolta di misurazioni dirette. Fu così che i due studiosi, in collaborazione con un team internazionale di ricercatori, decisero di verificare tale teoria.

Fitoplancton: il polmone della Terra

Le sorgenti idrotermali sono tipicamente associate a elevate concentrazioni di ferro, la cui presenza non è direttamente rilevabile in acqua. Tuttavia, queste strutture rilasciano anche grandi quantità di un altro elemento: He3, un isotopo dell’elio che può esser impiegato per tracciare la propagazione di fluidi idrotermali.

Questi dati, combinati a quelli sulla distribuzione della clorofilla (un indicatore della presenza di fitoplancton), hanno permesso ai ricercatori di svelare il mistero.

Elevate quantità di ferro sono state rilasciate da un complesso di sorgenti idrotermali, nei pressi della dorsale indiana sudoccidentale. La presenza della suddetta catena montuosa ha indotto un serie di turbolenze, provocando la risalita dell’acqua – e, con essa, dei nutrienti – dagli strati più profondi.

In seguito, tali sostanze sono state prese in carico dalla corrente circumpolare antartica e trasportate nelle località in esame. Qui, hanno causato fenomeni di fioritura che si sono esauriti nell’arco di un mese.

Il fitoplancton svolge numerose, fondamentali, funzioni. In primo luogo, è un importante fonte di sostentamento per molti animali, dai più piccoli crostacei alle gigantesche balene.

Inoltre, questi microrganismi rappresentano un vero e proprio “polmone della Terra”, in quanto producono fino all’80 % dell’ossigeno presente in atmosfera e, allo stesso tempo, assorbono grandi quantità di anidride carbonica. Negli ultimi 50 anni, le concentrazioni di questo gas serra sono aumentate vertiginosamente a causa delle attività umane, mettendo a rischio i delicati equilibri che caratterizzano gli ecosistemi terrestri.

Lo studio pubblicato da Ardyna e Arrigo ci offre l’opportunità di approfondire i meccanismi che regolano la riproduzione di questo prezioso organismo. Tuttavia, come affermato dallo stesso Ardyna, c’è ancora molto da fare per quantificare l’impatto che le fioriture, indotte dalle sorgenti idrotermali, hanno sul ciclo del carbonio.

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