Il ferro negli oceani ci salverà dai cambiamenti climatici?

La temperatura in Antartide continua a registrare record storici e i cambiamenti climatici rappresentano oggi più che mai una emergenza da non sottovalutare. La comunità scientifica cerca modi per contenere le emissioni di anidride carbonica e dei gas serra e alcuni scienziati, tempo fa, avevano lanciato una teoria: partendo dalla capacità del fitoplancton di assorbire il diossido di carbonio nell’atmosfera, seminare ferro per stimolare la crescita di questi microrganismi oceanici per aumentare la loro capacità di assorbimento.

L’idea degli scienziati è quella di effettuare una “fertilizzazione ferrosa” che permetterebbe la coltivazione sotto la superficie oceanica di “campi” di fitoplancton, soprattutto in zone prive di questi microrganismi come nell’Antartico. Una semina che però, secondo un modello sviluppato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) guidati da Jonathan Lauderdale, non avrebbe impatto su scala globale.

Lauderdale, autore dello studio insieme a Rogier Braakman, Gael Forget, Stephanie Dutkiewicz e Mick Follows del MIT, ha spiegato: “Secondo il nostro scenario, la fertilizzazione col ferro non ha un effetto complessivo significativo sulle quantità di carbonio assorbito negli oceani perché la quantità totale di ferro richiesto dai microrganismi è già quella ottimale”.

Una zuppa di “leganti”

La crescita del fitoplancton negli oceani è legata in gran parte al ferro che si deposita sotto forme di polvere dai continenti. La maggior parte del ferro negli oceani infatti si deposita inutilizzato sul fondale, come spiega Lauderdale: “Il problema fondamentale è che i microrganismi marini necessitano di ferro per crescere, ma questo non rimane in sospensione. La sua concentrazione negli oceani è così minuscola che rappresenta una risorsa preziosa”.

La proliferazione di questi microrganismi marini in grado di assorbire anidride carbonica non dipende solo dal ferro, ma da una “zuppa di ingredienti”, come sottolineano i ricercatori del MIT nello studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences che comprende anche alcuni composti organici considerati leganti, cioè molecole come i siderofori che intrappolano il ferro e giocano quindi un ruolo chiave nella teoria della fertilizzazione degli oceani con il ferro.

Braakman, co-autore dello studio, ha spiegato: “Le persone hanno capito come i leganti si legano al ferro, ma non quali siano le proprietà emergenti di questo sistema su scala globale e quali siano le implicazioni per la biosfera nel suo insieme. Questo è l’aspetto che abbiamo cercato di approfondire come modello nel nostro studio”.

Un modello a tre scatole per studiare gli oceani

I ricercatori hanno quindi deciso di analizzare le interazioni tra il ferro, i leganti e i macronutrienti negli oceani, come azoto e fosfati, cioè tutti i composti che possono influenzare la crescita della popolazione globale di fitoplancton e quindi determinare la capacità dell’oceano di immagazzinare diossido di carbonio.

In particolare, lo studio ha sviluppato un modello a tre scatole, dove ognuna rappresenta un ambiente oceanico generico con un particolare bilanciamento di ferro e macronutrienti. Nella prima scatola hanno rappresentato uno scenario simile a quello delle acque remote dell’oceano Antartico, dove la concentrazione di macronutrienti che risalgono dalle profondità è discreta e le concentrazioni di ferro sono più basse, data la grande distanza dalle sorgenti di polvere continentali.

La seconda scatola invece ricrea le condizioni dell’oceano Atlantico settentrionale, cioè uno scenario completamente opposto, dove quindi ci sono alte concentrazioni di ferro, ma basse di macronutrienti. La terza scatola infine rappresenta l’oceano profondo, ricco di sorgenti di macronutrienti tra cui composti quali i nitrati e i fosfati.

Una volta determinati i tre scenari, i ricercatori hanno lanciato una simulazione in cui le correnti collegano i tre oceani tra loro. Partendo dall’Atlantico, le correnti simulate si tuffano nel profondo oceano per poi risalire l’Antartico e ritornare a nord.

Impostando diverse concentrazioni di ferro e macronutrienti in ogni scatola, i ricercatori hanno implementato il modello per osservare la possibile evoluzione in un arco temporale di 10mila anni della crescita del fitoplancton. Per questo sono state necessarie 10mila simulazioni, ognuna con diverse proprietà leganti.

Il risultato è stato che negli scenari di oceani con maggiori concentrazioni di leganti, i microrganismi hanno a disposizione più ferro del necessario, consumano la maggior parte dei macronutrienti di cui hanno bisogno, fino ad esaurirli completamente. Al contrario, per gli scenari dove gli oceani hanno basse concentrazioni di leganti, la scarsa disponibilità di ferro indicava anche una minore crescita del fitoplancton, e quindi una minore attività biologica e consumo limitato di macronutrienti.

I ricercatori analizzando le simulazioni hanno però individuato anche quello che è chiamato “sweet spot”, letteralmente un “punto dolce”, dove una quantità ottimale di leganti e ferro permetteva la crescita del fitoplancton senza esaurire i macronutrienti, ma lasciandone una quantità che permettesse di sostenere un nuovo ciclo di crescita dei microrganismi in tutti e tre gli scenari oceanici contemporaneamente.

Ferro, la quantità è già quella ottimale?

La comparazione tra i risultati ottenuti dalle simulazioni e le misurazioni di nutrienti, ferro e leganti negli oceani hanno permesso ai ricercatori di notare che l’intervallo di “sweet spot” è quello che più si avvicina ai dati misurati. La conclusione a cui gli scienziati del MIT sono giunti è che gli oceani ad oggi dispongono già della quantità ottimale di componenti per stimolare la crescita del fitoplancton in una condizione di equilibrio di risorse che sia allo stesso tempo auto-rinforzato e auto-sostenibile.

Fertilizzare gli oceani con il ferro, ad esempio nell’Antartico, stimolerebbe la crescita del fitoplancton ma per Lauderdale e colleghi avrebbe un effetto solo temporaneo, perché porterebbe all’esaurimento dei macronutrienti nella regione e quindi all’impossibilità di stimolare un nuovo ciclo di crescita dei microrganismi. L’effetto quindi sarebbe quello di una probabile diminuzione del fitoplancton nell’oceano Atlantico settentrionale, con una capacità di assorbimento del diossido di carbonio che su scala globale rimarrebbe la stessa. Lauderdale ha poi sottolineato che gli oceani terrestri rappresentano un sistema interconnesso, motivo per cui applicare la teoria potrebbe portare a effetti collaterali inattesi.

Ad esempio, se fertilizzando l’Artico si andasse incontro a una diminuzione della popolazione di fitoplancton nell’Atlantico, ne uscirebbe compromessa l’intera catena alimentare: “Qualcosa come il 75% della produzione a nord dell’oceano Antartico è alimentata da nutrienti che provengono da esso, e gli oceani settentrionali sono quelli in cui si trova la maggior parte del pesce e degli ecosistemi di cui anche l’uomo beneficia. Per questo motivo, prima di immettere ferro nell’Antartico che possa assorbire tutte le sostanze nutritive presenti, dovremmo prendere in considerazione le conseguenze indesiderate che potrebbero peggiorare la situazione ambientale”. Seminare ferro negli oceani contro i cambiamenti climatici, per Lauderdale e colleghi, non sembra proprio essere la risposta adatta per limitare i danni dei gas serra.

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