Piccoli processi di spinta del plancton nell'oceano che catturano il doppio delle emissioni di carbonio che gli scienziati hanno pensato

Piccoli processi di spinta del plancton nell'oceano che catturano il doppio delle emissioni di carbonio che gli scienziati hanno pensato Lo stoccaggio del carbonio nell'oceano è guidato da fioriture di fitoplancton, come i turbinii turchesi visibili qui nel Mare del Nord e le acque al largo della Danimarca. NASA

Il Research Brief è una breve descrizione di interessanti lavori accademici.

La grande idea

L'oceano svolge un ruolo importante nel ciclo globale del carbonio. La forza trainante viene dal piccolo plancton che produce carbonio organico attraverso la fotosintesi, come le piante sulla terra.

Quando il plancton muore o viene consumato, un insieme di processi noti come la pompa biologica del carbonio trasporta particelle di carbonio che affondano dalla superficie all'oceano profondo in un processo noto come nevicate marine. La naturalista e scrittrice Rachel Carson lo ha definito il "nevicate più stupende sulla Terra. "

Parte di questo carbonio viene consumato dalla vita marina e una parte viene scomposta chimicamente. Gran parte di esso viene trasportato in acque profonde, dove può rimanere per centinaia o migliaia di anni. Se gli oceani profondi non immagazzinassero così tanto carbonio, la Terra sarebbe ancora più calda di quanto non sia oggi.

In un recente studio, ho lavorato con colleghi di Stati Uniti, Australia e Canada per capire con quanta efficienza la pompa biologica cattura il carbonio come parte di questa nevicata marina. Gli sforzi passati per rispondere a questa domanda hanno spesso misurato le nevicate marine a una profondità di riferimento prestabilita, ad esempio 450 piedi (150 metri). Al contrario, abbiamo prestato maggiore attenzione alla profondità di qualcosa chiamato il zona eufotica. Questo è lo strato oceanico vicino alla superficie, dove penetra abbastanza luce perché accada la fotosintesi.

Abbiamo tenuto conto in modo più preciso della profondità della zona eufotica utilizzando i sensori di clorofilla, che indicano la presenza di plancton. Questo approccio ha rivelato che la zona illuminata dal sole si estende più in basso in alcune regioni dell'oceano rispetto ad altre. Tenendo conto di queste nuove informazioni, stimiamo che la pompa biologica trasporta il doppio di carbonio che intrappola il calore dall'oceano superficiale rispetto a quanto si pensasse in precedenza.

Un recente studio mostra che gli scienziati hanno drasticamente sottovalutato l'efficacia della pompa biologica dell'oceano che sposta il carbonio dalla superficie alle acque profonde.

Perché è importante

Il fenomeno della pompa biologica si svolge sull'intero oceano. Ciò significa che anche piccoli cambiamenti nella sua efficienza potrebbero cambiare significativamente i livelli di biossido di carbonio nell'atmosfera e, di conseguenza, il clima globale.

Inoltre, la penetrazione della luce varia a livello regionale e stagionale negli oceani. È fondamentale comprendere queste differenze in modo che gli scienziati oceanici possano incorporare i processi biologici in migliori modelli climatici globali.

Abbiamo anche considerato un altro fenomeno oceanico che coinvolge la più grande migrazione di animali sulla Terra. È chiamato migrazione verticale diele succede in tutto il mondo. Ogni 24 ore, un'enorme ondata di plancton e pesci sale dalla zona del crepuscolo per nutrirsi di notte in superficie, per poi scendere di nuovo nelle acque più scure di giorno.

Gli scienziati pensano che questo processo trasferisca molto carbonio dalla superficie ad acque più profonde. Il nostro studio suggerisce che la quantità di carbonio trasportata da queste migrazioni quotidiane deve essere misurata allo stesso limite in cui la luce scompare, in modo che gli scienziati possano confrontare direttamente le nevicate marine con la migrazione attiva.

Piccoli processi di spinta del plancton nell'oceano che catturano il doppio delle emissioni di carbonio che gli scienziati hanno pensato Il fitoplancton nell'oceano consuma anidride carbonica mentre fotosintetizzano. Quando vengono mangiati o decomposti, parte del carbonio che contengono cade nelle profondità oceaniche attraverso un processo chiamato pompa biologica. JGOFS USA

Come l'abbiamo fatto

Per questo studio, abbiamo esaminato le ricerche precedenti sulla pompa biologica. Per confrontare i risultati, abbiamo prima determinato la profondità della regione illuminata dal sole. Abbiamo trovato questo limite nella profondità in cui è diventato troppo scuro per vedere altri pigmenti di clorofilla, che segnano la presenza di strati marini di fitoplancton. Attraverso gli studi, quella profondità variava tra 100 e 550 piedi (da 30 a 170 metri).

Successivamente, abbiamo stimato la quantità di carbonio organico affondata in acque più profonde in questi studi e misurato quanto rimaneva nelle particelle che affondavano altri 330 metri nella zona del crepuscolo. Molte creature vivere e nutrirsi in queste acque profonde, tra cui pesci, calamari, vermi e meduse. Alcuni consumano particelle di carbonio che affondano, riducendo la quantità di nevicate marine.

Il confronto di questi due numeri ci ha dato una stima di quanto efficacemente la pompa biologica stava spostando il carbonio in acque profonde. Gli studi che abbiamo esaminato hanno prodotto una vasta gamma di valori. Complessivamente, abbiamo calcolato che la pompa biologica stava catturando il doppio di carbonio rispetto agli studi precedenti che non tenevano conto dell'ampia gamma di profondità di penetrazione della luce. Anche i modelli regionali sono cambiati: le aree con penetrazione della luce superficiale hanno rappresentato una percentuale più elevata di rimozione del carbonio rispetto alle aree con penetrazione della luce più profonda.

La zona del crepuscolo oceanico può contenere più vita di tutte le attività di pesca della Terra messe insieme e fino a 1 milione di specie da scoprire.

Ciò che ancora non è noto

Il nostro studio rivela che gli scienziati devono utilizzare un approccio più sistematico per definire i confini verticali dell'oceano per la produzione e la perdita di carbonio organico. Questa scoperta è tempestiva, perché la comunità oceanografica internazionale chiede studi più e migliori della pompa di carbonio biologica e della zona crepuscolare dell'oceano.

La zona del crepuscolo potrebbe essere profondamente colpita dalle nazioni sviluppare nuove attività di pesca in acque intermedie, miniera il fondo marino per i minerali o usalo come a discarica di rifiuti. Gli scienziati stanno formando uno sforzo di collaborazione chiamato Joint Exploration of the Twilight Zone Ocean Network, o JETZON, per stabilire le priorità di ricerca, promuovere nuove tecnologie e coordinare meglio gli studi sulle zone crepuscolari.

Per confrontare questi studi, i ricercatori hanno bisogno di un insieme comune di metriche. Per la pompa a carbone biologica, dobbiamo capire meglio quanto è grande questo flusso di carbonio e quanto efficacemente viene trasportato in acque più profonde per lo stoccaggio a lungo termine. Questi processi influenzeranno il modo in cui la Terra risponde all'aumento delle emissioni di gas serra e al riscaldamento che provocano.

Circa l'autore

Ken Buesseler, scienziato senior, Woods Hole Oceanographic Institution

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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