I microrganismi che producono l’ossigeno che respiriamo sono a rischio: l’inquietante studio su Nature
Sebbene spesso si senta dire che le foreste – in particolar modo la Foresta Amazzonica – rappresentino il polmone verde della Terra, in realtà il principale contributo per l'ossigeno che respiriamo noi e gli altri animali deriva dalla fotosintesi di microrganismi marini, come cianobatteri, alghe e altri. Un nuovo studio pubblicato su Nature Microbiology ha dimostrato che il genere di cianobatterio più abbondante e responsabile della produzione di circa 1/3 dell'ossigeno globale, ovvero Prochlorococcus, è seriamente minacciato dal cambiamento climatico, che sta facendo aumentare sensibilmente la temperatura dell'acqua marina. Secondo gli autori della ricerca, entro la fine del secolo la produttività legata a questi cianobatteri potrebbe crollare fino al 51 percento ai tropici, dove è più abbondante, e fino al 37 percento a livello globale. Ciò avrebbe un impatto significativo sulla produzione di ossigeno e sugli equilibri ecologici marini, essendo Prochlorococcus al centro della catena alimentare. Le conseguenze potrebbero essere devastanti.
A determinare che il riscaldamento globale può provocare il crollo del principale microrganismo fotosintetico della Terra (entro il 2100) è stato un team di ricerca statunitense guidato da scienziati dell'Università di Washington, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Dipartimento di Scienze della Terra, dell'Atmosfera e dei Pianeti del prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) e del Dipartimento di risorse terrestri, aeree e idriche dell'Università della California. I ricercatori, coordinati dal professor François Ribalet, docente presso la Facoltà di Oceanografia dell'ateneo statunitense, sono giunti alle loro conclusioni dopo aver condotto un lungo e affascinante esperimento negli oceani.
Nel corso di dieci anni e un centinaio di spedizioni, per un totale di 240.000 chilometri percorsi, gli studiosi hanno analizzato il comportamento di 800 miliardi di cellule del fitoplancton marino attraverso uno strumento chiamato SeaFlow, un citofluorimetro a flusso continuo. In parole semplici, grazie a un laser inviato lungo la colonna d'acqua i ricercatori possono verificare diverse caratteristiche delle cellule dei microrganismi, come ad esempio la capacità di moltiplicarsi (divisione cellulare) e le loro dimensioni. Ricordiamo che Prochlorococcus, di cui la specie più rappresentativa è P. marinus, è considerato un picocianobatterio, cioè uno dei più piccoli. Con questa tecnica è possibile studiare i batteri nel loro ambiente naturale senza interferire con i loro cicli e ritmi di vita, con risultati molto più verosimili di quelli ottenuti in laboratorio.
Dalle osservazioni, il professor Ribalet e colleghi hanno fatto una scoperta sconcertante che ribalta quanto ritenuto in precedenza. Questi microrganismi, infatti, si trovano a loro agio al caldo, rappresentando la specie più presente (talvolta l'unica) del fitoplancton superficiale ai tropici e nelle aree subtropicali. Si sono adattati a questo ambiente peculiare dove i nutrienti sono scarsi perché il fenomeno dell'upwelling (la risalita dei nutrienti dalle profondità) è molto lento. In un contesto di crisi climatica con temperature dell'acqua marina in crescita, gli scienziati ritenevano che questi cianobatteri avrebbero prosperato, ma non è affatto così. La loro divisione cellulare, infatti, è ottimale in un range compreso tra 19 e 29°, ma superata questa soglia crolla drasticamente. Di conseguenza, anche l'abbondanza dei microrganismi si riduce sensibilmente. Di fatto, le specie di Prochlorococcus sopportano poco lo stress termico, probabilmente a causa del loro genoma ristretto al minimo indispensabile per la sopravvivenza, in un ambiente così povero di nutrienti.
A causa del riscaldamento globale, Ribalet e colleghi ritengono che questi cianobatteri non scompariranno, ma si distribuiranno altrove, fino ai poli se possibile; tuttavia troveranno un ambiente diverso da quello di mari e oceani tropicali e subtropicali, con impatti imprevedibili. Ai tropici, inoltre, potrebbero essere sostituiti da un altro genere di cianobatteri più grandi, abbondanti e resistenti al caldo, quelli del genere Synechococcus, ma non sappiamo quale effetto possano avere sul mantenimento delle catene alimentari e la produzione di ossigeno.
Si ritiene che entro 75 anni le temperature dell'acqua marina supereranno la soglia di tolleranza per Prochlorococcus, stravolgendo equilibri che sono durati milioni di anni. La loro produttività ai tropici potrebbe calare dal 17 (riscaldamento moderato) al 51 percento (riscaldamento estremo), mentre a livello globale si rischia un calo dal 10 al 37 percento. I dettagli della ricerca “Future ocean warming may cause large reductions in Prochlorococcus biomass and productivity” sono stati pubblicati su Nature Microbiology.
