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L'area più misteriosa dell'oceano: in che modo l'area a basso contenuto di nutrienti e di clorofilla influisce sul ciclo del carbonio terrestre?
Nel vasto oceano, la zona a basso contenuto di nutrienti e di clorofilla (LNLC) è senza dubbio una delle parti più misteriose. Queste aree sono caratterizzate da scarse quantità di nutrienti (come azoto, fosforo o ferro) nell'acqua e quindi da una produttività fotosintetica estremamente bassa, che si riflette in concentrazioni relativamente basse di clorofilla. Circa il 75% della superficie oceanica mondiale copre tali aree, concentrate principalmente nelle aree subtropicali dei vortici, ma si possono trovare anche nel Mar Mediterraneo e in alcuni laghi interni.
"L'esistenza di aree a basso contenuto di nutrienti e di clorofilla guida i cambiamenti negli ecosistemi marini e svolge un ruolo importante nel ciclo del carbonio terrestre."
I processi fisici determinano una disponibilità limitata di nutrienti in queste aree, promuovendo così la crescita di piccolo fitoplancton sintetizzato fotosinteticamente. Queste aree LNLC generalmente non sono associate alla costa perché le aree costiere ricevono più nutrienti dalla terra e presentano fenomeni di risalita. Con l’impatto del cambiamento climatico, la ricerca umana sulle aree a basso contenuto di nutrienti e di clorofilla si è gradualmente approfondita. I cambiamenti stagionali e annuali in queste aree hanno un impatto significativo sul ciclo globale del carbonio.
Clorofilla e produzione primaria
La clorofilla è un pigmento che raccoglie la luce negli organismi fotosintetici, che può convertire l'energia luminosa in energia cellulare e sintetizzare la materia organica. Nei corpi idrici, la concentrazione di clorofilla viene spesso utilizzata come indicatore dell'abbondanza di fitoplancton fotosintetico, che a sua volta riflette lo stato della produzione primaria. La produzione primaria è il processo di conversione dell'anidride carbonica (sia in forma gassosa che acquosa) e di altri elementi in composti organici. Nell’oceano, la produzione primaria si ottiene principalmente attraverso la fotosintesi e i produttori fotosintetici sono la base della catena alimentare dell’acqua.
La mancanza di nutrienti e le condizioni ambientali limitano la produzione primaria nelle aree LNLC. In queste aree, la comunità del fitoplancton è dominata principalmente dal microfitoplancton. Questi piccoli fitoplancton possono assorbire i nutrienti in modo più efficiente grazie alla loro superficie specifica più ampia, supportando così una produzione primaria limitata.
Circolazione nutrizionale nella regione LNLC
Il fitoplancton cresce principalmente nella parte superiore dell'oceano (strato misto), dove l'energia luminosa è sufficiente per sostenerne la crescita. Tuttavia, l’approvvigionamento di nutrienti proviene da diverse fonti principali, tra cui nutrienti reiniettati dalle profondità dell’oceano, nutrienti riciclati nell’oceano di superficie e input esterni di nutrienti. La combinazione di questi processi determina una disponibilità limitata di nutrienti nella regione LNLC, influenzata da una combinazione di pompe biologiche, subsidenza di Ekman e stratificazione della falda acquifera.
"L'esistenza e i cambiamenti di queste aree rivelano il delicato equilibrio del funzionamento dell'ecosistema marino."
Nelle aree LNLC sommerse o stratificate, le fonti di nutrienti esterne e riciclate sono ancora fondamentali per promuovere la crescita del fitoplancton, anche se la produttività primaria è generalmente bassa. Questo processo rende la fissazione dell’azoto un meccanismo importante, che regola ulteriormente i livelli di azoto nella colonna d’acqua per supportare la rigenerazione del fitoplancton.
Produttività della regione LNLC
Nonostante la bassa produttività primaria per unità di superficie di queste regioni, a causa della loro capillare distribuzione, si stima che circa il 40% della produttività globale degli oceani provenga dalle regioni LNLC. Le comunità di fitoplancton in queste aree fanno molto affidamento sulla fissazione dell’azoto e sulla fornitura di nutrienti riciclati per mantenere la produzione. Eventi stagionali e di breve durata di approvvigionamento di nutrienti possono aumentare istantaneamente la produttività primaria.
Nelle regioni subtropicali, il mescolamento verticale in inverno e primavera porta i nutrienti dalle acque più profonde alle acque più luminose, contribuendo a innescare aumenti transitori della produttività primaria. Durante questi eventi, il fitoplancton più grande, come le diatomee, beneficia di una varietà di nutrienti.
Come influisce sul ciclo globale del carbonio
Con l’intensificarsi del riscaldamento globale e della stratificazione degli oceani, la regione LNLC potrebbe diventare più oligotrofica, coinvolgendo altre acque tropicali e subtropicali e affrontando il rischio di una ridotta produttività. Ciò approfondisce ulteriormente la comprensione e l’attenzione umana verso la regione LNLC. L’interrelazione tra queste regioni e il ciclo del carbonio le rende un’area di ricerca sempre più importante.
"In queste misteriose aree oceaniche, ci sono ancora innumerevoli domande irrisolte che aspettano di essere esplorate e comprese."
In futuro, la ricerca su queste regioni LNLC non solo aiuterà a comprendere i cambiamenti nel ciclo globale del carbonio, ma potrebbe anche fornirci nuove strategie per affrontare il cambiamento climatico. In che modo i cambiamenti in queste regioni influenzeranno il futuro della terra? Vale la pena rifletterci?
