Uno studio di OGS e Cnr-Irbim mostra per la prima volta che i microrganismi delle acque profonde in Antartide fissano carbonio anche senza luce. Il fenomeno potrebbe rappresentare circa il 5% del sink annuale di CO₂ del Mare di Ross
C’è una parte del ciclo del carbonio oceanico che potrebbe essere stata sottovalutata fino a oggi. Si trova nelle acque profonde del Mare di Ross, in Antartide, dove la luce del Sole non arriva e dove, a prima vista, la vita potrebbe sembrare quasi impossibile.
Uno studio condotto dall’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) insieme all’Istituto per le risorse biologiche e le biotecnologie marine del Cnr (Cnr-Irbim) ha invece scoperto che i microrganismi che vivono a quelle profondità continuano a fissare carbonio inorganico disciolto, anche in completa assenza di luce.
Il risultato è rilevante perché questo processo non era finora considerato nei bilanci del carbonio oceanico. Secondo le stime dei ricercatori, la quantità di carbonio fissata nel buio degli abissi del Mare di Ross potrebbe equivalere a circa il 5% del suo sink annuale di CO₂.
Un dato che non significa che il 5% della CO₂ atmosferica venga direttamente “catturato” e stoccato in modo permanente negli abissi, ma indica che un processo biologico finora trascurato può avere un peso significativo nel funzionamento del ciclo del carbonio di questa regione dell’oceano.
Come funziona la “vita al buio” del Mare di Ross
La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Communications Earth & Environment, è stata coordinata da Mauro Celussi dell’OGS, con la partecipazione per il Cnr-Irbim di Gian Marco Luna, Marco Basili e Grazia Marina Quero.
Per studiare il fenomeno, gli scienziati hanno analizzato campioni d’acqua raccolti tra 200 e 2.000 metri di profondità durante due campagne oceanografiche realizzate a bordo della nave da ricerca R/V Italica, nell’ambito del progetto PNRA DEEPROSSS.
A quelle profondità la fotosintesi, il principale meccanismo attraverso cui gli organismi marini fissano il carbonio utilizzando l’energia della luce, non è possibile. Eppure il carbonio viene comunque incorporato nella materia organica grazie all’attività di microrganismi capaci di ricavare energia da reazioni chimiche.
È il mondo della chemoautotrofia, una strategia metabolica che permette ad alcuni microrganismi di vivere e produrre nuova materia organica senza dipendere dalla luce solare. Il dato chiave: nelle acque profonde del Mare di Ross la fissazione del carbonio inorganico avviene a tassi paragonabili a quelli osservati in altre importanti regioni oceaniche, nonostante le temperature estremamente basse.
Chi sono gli organismi che fissano il carbonio
L’analisi del DNA microbico ha permesso di individuare alcuni dei principali protagonisti del fenomeno.
Tra questi ci sono gli archaea nitrificanti della famiglia Nitrosopumilaceae e alcuni gruppi di batteri chemoautotrofi, in particolare SUP05 e SAR324.
I ricercatori li hanno trovati attivi in differenti masse d’acqua del Mare di Ross, comprese le High Salinity Shelf Water, le acque profonde circumpolari e le Antarctic Bottom Water, le acque di fondo antartiche.
Si tratta di ambienti molto diversi tra loro, ma accomunati da una caratteristica: rappresentano componenti fondamentali della circolazione oceanica nell’area antartica.
Il Mare di Ross, infatti, non è una semplice porzione di oceano isolata. È una delle regioni oceaniche più produttive del pianeta e uno dei luoghi in cui si formano acque profonde che partecipano alla grande circolazione termoalina globale.
Proprio per questo, capire cosa accade al carbonio nelle sue profondità può aiutare a comprendere meglio processi che hanno conseguenze ben oltre i confini dell’Antartide.
Un contributo al bilancio della CO₂ finora invisibile
Proiettando i tassi di fissazione misurati durante gli esperimenti sull’intero volume delle masse d’acqua del Mare di Ross, gli scienziati hanno stimato che il carbonio fissato attraverso questi processi nel buio potrebbe rappresentare circa il 5% del sink annuale di CO₂ della regione.
Il valore è abbastanza significativo da suggerire che i modelli utilizzati per descrivere il ciclo del carbonio oceanico possano aver finora trascurato una componente biologica non marginale.
“Questo studio suggerisce che i microrganismi che abitano uno degli oceani più importanti del pianeta partecipano attivamente al ciclo del carbonio: non tenerne conto potrebbe significare sottostimare la capacità di assorbimento di CO₂ di questo mare”, ha osservato Grazia Quero del Cnr-Irbim.
La scoperta apre dunque una domanda più ampia: quanto potrebbe cambiare questo meccanismo in un oceano sottoposto al riscaldamento globale e all’acidificazione?
Perché il cambiamento climatico rende questa scoperta importante
Conoscere quali organismi fissano il carbonio e in quali condizioni lo fanno non serve soltanto a fotografare il presente. Serve anche a capire come potrebbe cambiare il sistema antartico nei prossimi decenni.
Il Mare di Ross è infatti inserito in un ambiente in rapido mutamento, dove temperatura, chimica dell’acqua e circolazione oceanica sono influenzate dal cambiamento climatico.
“Capire quali organismi fissano la CO₂ e in quali condizioni lo fanno è anche un modo per anticipare come questo serbatoio biologico potrebbe rispondere al cambiamento climatico e all’acidificazione degli oceani”, ha spiegato Marco Basili del Cnr-Irbim.
La questione non riguarda quindi soltanto il destino del carbonio in Antartide. Gli oceani assorbono una parte consistente della CO₂ presente nell’atmosfera e i processi biologici che avvengono al loro interno contribuiscono a determinarne la capacità di funzionare come serbatoi di carbonio.
Aggiungere un tassello finora ignorato significa, in prospettiva, migliorare la capacità di descrivere e prevedere il comportamento del sistema climatico.
La ricerca nata dalle spedizioni italiane in Antartide
I campioni analizzati nello studio sono stati raccolti durante la XXIX e la XXXI spedizione italiana in Antartide, all’inizio del 2014 e del 2016, a bordo della R/V Italica.
La ricerca è stata realizzata nell’ambito del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) e attuato dal Consiglio nazionale delle ricerche per il coordinamento scientifico e da ENEA per la pianificazione e l’organizzazione logistica.
Le attività sono state coordinate dall’OGS, che dal 2022 è soggetto attuatore del PNRA per la gestione tecnica e scientifica della nave da ricerca Laura Bassi.
La scoperta racconta così un aspetto ancora poco conosciuto dell’Antartide: anche nelle acque più profonde e completamente prive di luce, la vita microbica continua a trasformare il carbonio. E quel lavoro invisibile, secondo i ricercatori, potrebbe avere un peso molto maggiore di quanto si pensasse nel bilancio del carbonio dell’Oceano Australe.
