Il moderno Oceano Pacifico ospita le più grandi zone carenti di ossigeno (ODZ), dove le concentrazioni di ossigeno sono così basse che il nitrato viene utilizzato per respirare la materia organica. Gli scienziati hanno guardato al passato alla ricerca di indizi storici nel tentativo di prevedere la portata e l’ubicazione delle future zone morte.
Un team internazionale di scienziati ha riferito in un nuovo studio che la più grande zona morta dell’oceano aperto di oggi è emersa 8 milioni di anni fa a causa dell’aumento del contenuto di nutrienti nell’oceano.
Boston College Il professore assistente di Scienze della Terra e dell’Ambiente Xingchen “Tony” Wang, uno degli autori principali del rapporto, ha affermato: “Anche se oggi le fonti di arricchimento dei nutrienti possono essere diverse, i meccanismi che hanno creato quelle che gli scienziati chiamano “zone carenti di ossigeno” rimangono gli stessi. Una migliore comprensione delle zone morte degli oceani del passato potrebbe aiutare i futuri sforzi di conservazione degli oceani».
“Per proteggere meglio gli ecosistemi marini e gestire la pesca, è fondamentale prevedere come si evolverà in futuro la “zona morta” dell’oceano.”
Una zona morta dell’oceano costiero è causata principalmente dalla sovrabbondanza di nutrienti che le persone utilizzano sulla terra, come i fertilizzanti. Ogni anno, il fiume MississipiI fertilizzanti umani provocano una zona morta grande quanto lo stato del New Jersey Golfo del Messico settentrionale.
Wang ha detto, “Queste zone si trovano naturalmente anche nell’oceano aperto, con le più grandi nella parte orientale Oceano Pacifico. Non è chiaro come cambieranno queste zone morte con il riscaldamento del pianeta. Quindi, abbiamo studiato la storia della zona morta del Pacifico orientale per prevederne meglio il comportamento futuro”.
Gli scienziati, in questo studio, si sono proposti di determinare l'evoluzione delle zone morte dell'oceano aperto prima che l'attività umana iniziasse ad avere un impatto sull'oceano oceano. Hanno anche deciso di verificare se queste zone morte esistono sempre. Se sì, perché?
Per fare ciò, hanno esaminato la composizione chimica dei sedimenti oceanici vicino alla più grande zona morta dell’oceano oggi. Hanno ottenuto campioni di sedimenti risalenti a 12 milioni di anni fa e hanno analizzato l'azoto contenuto nei microfossili noti come foraminiferi.
Gli scienziati hanno cercato nelle zone morte prove di denitrificazione, che può verificarsi quando i livelli di ossigeno sono così bassi che i microrganismi devono utilizzare il nitrato come fonte primaria di energia. I microbi preferiscono mangiare l'isotopo più leggero dell'azoto-14 durante la denitrificazione, che ha due isotopi stabili: azoto-14 e azoto-15.
Le zone espanse carenti di ossigeno portano anche all’espansione delle zone di denitrificazione. Secondo il rapporto, potrebbe aumentare il rapporto tra azoto-15 e azoto-14 del nitrato rimanente, che viene poi registrato negli organismi oceanici come i foraminiferi riciclando l’azoto negli ecosistemi marini.
Wang ha detto, “Analizzando il rapporto tra azoto-15 e azoto-14 dei foraminiferi nei sedimenti oceanici, possiamo ricostruire la storia dell’estensione delle zone carenti di ossigeno”.
Gli scienziati hanno anche analizzato il contenuto di fosforo e ferro degli stessi sedimenti. La loro analisi ha rivelato l’antico contenuto di nutrienti nelle profondità dell’Oceano Pacifico.
Woodward W. Fischer, coautore dello studio e professore al California Institute of Technology, ha affermato: “Il contenuto di nutrienti delle profondità oceaniche è difficile da ricostruire e la nostra documentazione è la prima del suo genere negli ultimi 12 milioni di anni; le sue tendenze hanno importanti implicazioni per il ciclo globale del carbonio ed cambiamento climatico. "
Wang ha detto, “Le registrazioni sedimentarie hanno mostrato al team che le più grandi zone morte dell’oceano aperto si sono gradualmente espanse negli ultimi 8 milioni di anni”.
“Inoltre, l’espansione di queste zone morte è stata causata principalmente dall’arricchimento di nutrienti. Questo meccanismo è simile alla formazione delle zone morte oggigiorno acque costiere, tranne per il fatto che gli esseri umani sono responsabili dell’attuale arricchimento di nutrienti”.
Wang ha detto, “Questi risultati potrebbero aiutare a prevedere meglio il comportamento futuro delle zone morte dell’oceano aperto. Ad esempio, le attività umane hanno aggiunto sempre più azoto all’oceano. Possono sostenere la necessità di migliorare i modelli climatici e oceanici per valutare meglio l’impatto dell’azoto di origine antropica sui processi di deossigenazione in oceano aperto».
Fisher ha detto: “L’aumento dei nutrienti a partire da 8 milioni di anni fa è stato probabilmente causato dall’aumento degli agenti atmosferici e dell’erosione sulla terra, che aumenterebbero la fornitura di fosforo all’oceano”.
Wang disse, “Inoltre, gli ecosistemi terrestri hanno subito un’importante transizione tra 8 e 6 milioni di anni fa. Molte foreste sono state sostituite da praterie meno fitte, fenomeno noto come espansione degli ecosistemi C4. Con più prati, l'erosione del suolo potrebbe essere aumentato durante questo periodo, e ciò avrebbe innescato un maggiore trasferimento di nutrienti organici verso l’oceano”.
“Un probabile passo successivo in questa ricerca sarebbe quello di determinare in che modo il flusso di azoto nell’oceano derivante dalle attività umane può influenzare il ciclo dei nutrienti dell’oceano”.
“Le domande chiave riguardano le nostre zone costiere, dove la maggior parte dell’azoto di origine antropica entra nell’oceano. Se la maggior parte dell’azoto di origine antropica venisse rimosso nelle regioni costiere – essenzialmente attraverso la denitrificazione che avviene nei sedimenti – ciò potrebbe ridurre l’impatto sull’intero oceano. Il nostro gruppo di ricerca presso BC sta attualmente svolgendo un lavoro nel Golfo del Messico settentrionale per comprendere meglio il destino dell’azoto di origine antropica nell’oceano”.
Riferimento della Gazzetta:
- Xingchen Tony Wang, Aumento dei nutrienti oceanici e inizio del tardo Miocene delle zone carenti di ossigeno del Pacifico, Atti della National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
