La perdita di ghiaccio marino sta alterando l'ambiente luminoso subacqueo con effetti di vasta portata per gli organismi fotosintetici. Studiati i rischi per i produttori primari negli ecosistemi polari.
Colore dell’oceano, come sta cambiando e perché
Il riscaldamento globale sta mutando il colore dell’oceano. In alcune regioni, il tipico blu che ha fatto guadagnare alla Terra il suo più celebre appellativo, sta lasciando spazio al verde; in altre, il blu si sta intensificando. In entrambi i casi, ciò comporta serie implicazioni a livello ecosistemico, per la catena alimentare e per i cicli del carbonio, con effetti a cascata che non possono essere sottovalutati.
Dove questo fenomeno è maggiormente visibile? Nelle regioni polari. Qui, la progressiva perdita del ghiaccio marino sta aumentando la quantità di luce che penetra nell’oceano e modificando di conseguenza il metabolismo degli organismi marini (fitoplancton, alghe, batteri). Si tratta di un effetto noto, ma il cui meccanismo di base non è mai stato compreso nel dettaglio.
Nuovo studio sull’alterazione dello spettro luminoso
A fare luce sulla questione è oggi il nuovo studio internazionale “Loss of sea ice alters light spectra for aquatic photosynthesis”, guidato dai biologi marini Monika Soja-Woźniak e Jef Huisman dell’Università di Amsterdam.
Il lavoro ha indagato le modalità con cui la perdita di ghiaccio marino altera l’ambiente luminoso subacqueo, dimostrando un pronunciato spostamento delle acque verso il blu. Tale concentrazione riduce gli spettri luminosi nella zona eufotica [lo strato superiore delle acque dove penetra una quantità sufficiente di luce solare per consentire la fotosintesi] a lunghezze d’onda più corte.
Per comprendere in che misura la perdita di ghiaccio marino stia alterando e altererà la composizione spettrale della luce disponibile per la fotosintesi acquatica, è necessario fare un passo indietro.
Ghiaccio marino vs acqua di mare
Il ghiaccio marino e l’acqua di mare differiscono notevolmente nel modo in cui trasmettono la luce. Il primo riflette gran parte della luce incidente (anche fino al 90%), consentendo il passaggio solo di una piccola quantità che, tuttavia, contiene quasi l’intera gamma di lunghezze d’onda visibili. Nella seconda, invece, l’albedo è minore, ma la diffusione della luce è più elevata nella parte blu dello spettro, diminuendo a lunghezze d’onda maggiori.
Non solo: nell’acqua liquida le molecole sono libere di muoversi e vibrare, il che porta alla formazione di bande di assorbimento distinte a specifiche lunghezze d’onda. Queste bande rimuovono selettivamente porzioni dello spettro luminoso, creando “vuoti” nella luce disponibile per la fotosintesi.
Studi precedenti hanno dimostrato come tali bande creino una sorta di “nicchie spettrali”, ovvero insiemi distinti di lunghezze d’onda disponibili per gli organismi fotosintetici. “Il fitoplancton e i cianobatteri hanno sviluppato una varietà di pigmenti adattati alle diverse nicchie spettrali, plasmandone la distribuzione globale negli oceani, nelle acque costiere e nei laghi”, spiega l’Università di Amsterdam. Nicchie che, ovviamente, mancano nel ghiaccio a causa della sua rigida struttura cristallina.
Cambia il colore dell’oceano: quali effetti sull’ecologia?
Man mano che il ghiaccio marino scompare e lascia il posto al mare aperto, il colore dell’oceano cambia. O, più precisamente, l’ambiente luminoso subacqueo passa da un ampio spettro di colori a uno spettro più ristretto, dominato dal blu. Questo mutamento spettrale è cruciale per la fotosintesi.
“I pigmenti fotosintetici delle alghe che vivono sotto il ghiaccio marino sono adattati per sfruttare al meglio l’ampia gamma di colori presenti nella scarsa quantità di luce che attraversa ghiaccio e neve”, afferma l’autrice principale dello studio, Soja-Woźniak. “Quando il ghiaccio si scioglie, questi organismi si ritrovano improvvisamente in un ambiente dominato dal blu, che risulta meno adatto ai loro pigmenti”.
Utilizzando modelli ottici e misurazioni spettrali, il team ha dimostrato che questo cambiamento nel colore della luce non solo altera le prestazioni fotosintetiche, ma può anche portare a cambiamenti nella composizione delle specie. Ad esempio, le microalghe specializzate nella luce blu potrebbero ottenere un forte vantaggio competitivo rispetto ad altre microalghe come le diatomee e le chrysophyceae, che si sono adattate al ghiaccio marino.
Secondo il Prof. Huisman, questi cambiamenti possono avere effetti ecologici a cascata. “Le alghe fotosintetiche costituiscono il fondamento della rete alimentare artica. I cambiamenti nella loro produttività o composizione delle specie possono avere ripercussioni a catena, influenzando pesci, uccelli marini e mammiferi marini. Inoltre, la fotosintesi svolge un ruolo importante nell’assorbimento naturale di CO₂ da parte dell’oceano”.
