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Acidificazione degli oceani e adattamento: il mare cambia, qualcuno si adegua

La barriera corallina, habitat ideale per molte specie.

Il grado di acidificazione degli oceani è attualmente oggetto di dibattito e di pareri discordi in seno alla Comunità scientifica internazionale. Per alcuni, infatti, il problema non si pone neppure. Per gli scettici – che costituiscono però una minoranza – non sono in atto variazioni apprezzabili nel contenuto di anidride carbonica dei mari. Le emissioni antropiche di CO2 sono talmente esigue – affermano – che, anche usando gli strumenti più sensibili, non è possibile misurare le variazioni di acidità del mare. La maggior parte degli studiosi dell’ambiente prende invece in seria considerazione il fenomeno, ritenendolo attuale al pari dei cambiamenti climatici. Il processo fisico-chimico dell’acidificazione dei mari è in costante aumento, molto probabilmente sotto la spinta antropica, e minaccia l’esistenza di molti organismi, se non addirittura dell’intero ecosistema marino.  Questo pericolo, che forse è già emergenza, deve essere quindi affrontato con tempestivi rimedi, prima che si giunga ad una incontrollabile criticità per la vita sull’intero pianeta.

Il processo per cui gli oceani diventano più acidi consiste, sostanzialmente, nello scioglimento di anidride carbonica atmosferica nell’acqua marina, con il risultato di un aumento del contenuto di acido carbonico in soluzione e una riduzione degli ioni di carbonio liberi. Più specificamente, hanno luogo due reazioni: la prima produce acido carbonico, che si scinde ulteriormente in ioni H+ e ioni bicarbonato. La maggiore concentrazione di ioni H+ influenza il pH dell’acqua, ossia determina l’acidificazione del mare. Una seconda reazione, che produce ancora ioni bicarbonato, coinvolge, oltre all’acqua e alla CO2, anche ioni di carbonio, quindi la riduzione di questi ioni liberi, fondamentali nei processi di compensazione dei carbonati, e la calcificazione di gusci calcarei e scheletri. Questa carenza ha un impatto devastante sull’ecosistema marino e porta alla dissoluzione dei gusci calcarei delle conchiglie di molluschi, echinodermi, alghe, coralli e plancton calcareo; in pratica, di tutti gli organismi la cui esistenza è legata alla fissazione di carbonato di calcio. Per i coralli in particolare, è da sottolineare l’importanza che riveste la presenza delle loro barriere, sia come habitat per altre specie marine, sia per la protezione delle coste e quindi, in definitiva, per il corretto sviluppo di intere catene alimentari.

La formazione di barriere coralline sta, di fatto, calando in tutto il mondo ed un recente studio prevede che scenderà ancora del 60% nei prossimi cento anni, qualora la produzione antropica di CO2 continui a mantenersi sui livelli attuali. E’ stato calcolato che tra il 1751 e il 1994 il pH degli oceani si sia abbassato da 8,25 a 8,14 con un corrispondente aumento della concentrazione di ioni H+. 

Coralli. In un ambiente a maggiore acidità gli scheletri di calcite si mostrano molto vulnerabili, mentre gli scheletri di aragonite sembrano avere sviluppato un ottimo meccanismo di adattamento.

Per evidenziare quanta importanza abbia l’attività antropica basti sapere che dall’inizio dell’era industriale si calcola che il rilascio di CO2 nell’atmosfera sia aumentato di un terzo.

Non si conosce ancora la potenzialità degli organismi nell’affrontare le condizioni della acidificazione per mezzo di adattamenti evolutivi. Tuttavia, alla luce di un recente studio, si può assistere a reazioni inaspettate, che aprono scenari nuovi, fornendo una visione più ottimista. Riguardo i coralli, ad esempio, lo studio in questione sembra smentire le aspettative catastrofiste che prevedono la scomparsa delle barriere coralline. La ricerca, che è stata svolta da studiosi australiani della University of Western Australia congiuntamente ai colleghi francesi del Laboratoire des Sciences du Climat e de l’Environnement e pubblicata su Nature Climate Change, è giunta alla conclusione che i coralli hanno sviluppato un meccanismo di difesa in grado di contrastare i cambiamenti climatici. “Lo scheletro di questi organismi appare molto più resistente di quanto si pensasse”, afferma il prof. Malcom Mc Culloch della UWA. Il carbonato di calcio degli organismi marini si trova sotto due forme: calcite, la fase stabile e aragonite, la fase metastabile che al di sopra di 500°C si trasforma in calcite. Gli organismi con gusci e scheletri aragonitici si trovano bene anche in un habitat divenuto più acido ed essendo molte specie di coralli costituiti di aragonite si spiega così la loro facile adattabilità a condizioni di acque più acide. Al contrario, le specie coralline con gusci a composizione calcitica si adattano molto peggio e quindi sopravvivono solo le specie che si adattano più facilmente.

Anche per quanto riguarda il plancton, uno studio dell’Helhmolz Centre for Ocean Research (GEOMAR) di Kiel in Germania, ha dimostrato le potenzialità di adattamento dell’alga unicellulare Emiliania huxleyi alla diminuzione del pH e quindi la possibilità di questi microrganismi di mitigare parzialmente gli effetti negativi dell’acidificazione degli oceani. Questi risultati, ottenuti dai biologi Kai Lohbeck, prof. Ulf Riebesell e prof. Thorsten Reusch,  sono stati pubblicati sull’ultimo numero di Geoscience. Ceppi sperimentali di Emiliania huxleyi sono stati isolati in acque costiere norvegesi e coltivati in laboratorio in acqua ad alto contenuto di anidride carbonica, simulando così le condizioni oceaniche previste per il futuro. Dopo circa un anno, equivalente a 500 generazioni di questa specie, che ha un’elevata velocità di riproduzione, i biologi hanno rilevato un adattamento di questa alga al tasso elevato di acido carbonico.

Cellule di Emiliania huxleyi in una fotografia al microscopio elettronico (da Lennarth Bach, GEOMAR).

Le popolazioni adattate erano cresciute e si calcificavano significativamente meglio rispetto alle popolazioni di origine, cresciute senza controllo in ambiente marino nelle attuali condizioni di acidificazione oceanica. I meccanismi evolutivi proposti dagli scienziati di Geomar sono la selezione di diversi genotipi e l’accumulo di nuove mutazioni benefiche. Tale adattamento non era stato dimostrato in precedenza in qualsiasi altro tipo di fitoplancton. “Con questo studio abbiamo dimostrato per la prima volta che i processi evolutivi possono agire su scale temporali e cambiamenti climatici rilevanti e quindi mitigare gli effetti negativi dell’acidificazione degli oceani attualmente in corso”, dice il biologo evoluzionista Thorsten Reusch, e aggiunge: “Questi risultati sottolineano l’esigenza di una considerazione dei processi evolutivi in futuri studi di valutazione sulle conseguenze biologiche del cambiamento globale”.

Leonardo Debbia


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