Il cambiamento climatico sta causando cambiamenti significativi nello stato del fitoplancton negli oceani e un nuovo studio del MIT ha dimostrato che questi cambiamenti influenzeranno notevolmente il colore dell'oceano nei prossimi decenni, intensificando le sue aree blu e verdi. I satelliti dovrebbero rilevare questi cambiamenti di tonalità e avvisare tempestivamente di cambiamenti diffusi negli ecosistemi marini.
Nella rivista Nature Communications, gli scienziati riferiscono di aver sviluppato un modello globale che imita la crescita e l'interazione di diversi tipi di fitoplancton, o alghe, e come la miscela di specie in luoghi diversi cambierà con l'aumento delle temperature in tutto il mondo. I ricercatori hanno anche modellato il modo in cui il fitoplancton assorbe e riflette la luce e come il colore dell'oceano cambia quando il riscaldamento globale influisce sulla composizione delle comunità di fitoplancton.
I ricercatori hanno testato il loro modello eseguendolo fino alla fine del 21 ° secolo e hanno scoperto che entro il 2100 oltre il 50% degli oceani del mondo cambierà colore a causa dei cambiamenti climatici.
Lo studio suggerisce che le aree blu, come i subtropicali, diventeranno ancora più blu poiché c'è meno fitoplancton - e vita in generale - in queste acque rispetto allo stato attuale delle cose. Alcune regioni oggi più verdi, come quelle vicino ai poli, possono diventare ancora più verdi, poiché temperature più elevate portano alla proliferazione di una varietà di fitoplancton..
"Questo modello presume che questi cambiamenti non saranno facili da vedere ad occhio nudo e che l'oceano sembrerà ancora avere aree blu nelle zone subtropicali e aree più verdi vicino all'equatore e ai poli", afferma l'autore principale Stephanie Datkiewicz della Divisione Scientifica. Terra, atmosfera e pianeta del Massachusetts Institute of Technology. “Questo schema di base rimarrà lo stesso. Tuttavia, i cambiamenti di profondità saranno abbastanza significativi da influenzare il resto della catena alimentare del fitoplancton ".
Il colore degli oceani dipende dalla quantità di clorofilla
Il colore dell'oceano dipende da come la luce del sole interagisce con ciò che è nell'acqua. Solo le molecole d'acqua assorbono quasi tutta la luce solare, ad eccezione della parte blu dello spettro: viene riflessa. Di conseguenza, le aree relativamente aride dell'oceano aperto appaiono di un blu profondo dallo spazio. Se ci sono organismi nell'oceano, possono assorbire e riflettere onde luminose di diverse lunghezze, a seconda delle loro proprietà individuali.
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Il fitoplancton, ad esempio, contiene clorofilla, un pigmento che assorbe principalmente parti blu della luce solare, producendo carbonio per la fotosintesi e, in misura minore, parti verdi. Di conseguenza, più luce verde viene riflessa dall'oceano, il che conferisce alle aree ricche di alghe una tonalità verdastra.
Dalla fine degli anni '90, i satelliti hanno misurato continuamente il colore dell'oceano. Gli scienziati hanno utilizzato queste misurazioni per ottenere la quantità di clorofilla e, per estensione, fitoplancton in una specifica area dell'oceano. Ma Datkevich afferma che la clorofilla non rifletterà necessariamente un segnale sensibile del cambiamento climatico. Eventuali fluttuazioni significative della clorofilla potrebbero essere causate dal riscaldamento globale, ma anche dalla "variabilità naturale", normali salti periodici della clorofilla dovuti a fenomeni naturali legati al clima.
"Un evento El Niño o La Niña causerà cambiamenti molto grandi nella clorofilla perché cambia la quantità di nutrienti che entrano nel sistema", afferma Datkevich. "Con questi grandi cambiamenti naturali che avvengono ogni pochi anni, è difficile vedere se il cambiamento climatico cambierà solo guardando la clorofilla".
Simulazione della luce oceanica
Piuttosto che guardare alle stime di clorofilla ottenute, il team si è chiesto se ci fosse un segnale chiaro sull'impatto del cambiamento climatico sul fitoplancton se si guardassero solo le misurazioni satellitari della luce riflessa.
Il team ha perfezionato un modello computerizzato che ha utilizzato in passato per prevedere i cambiamenti del fitoplancton con l'aumento delle temperature oceaniche e l'acidificazione. Questo modello prende informazioni sul fitoplancton, come l'assunzione di cibo e il modo in cui cresce, e incorpora queste informazioni in un modello fisico che dimostra le correnti oceaniche e il mescolamento.
Questa volta, tuttavia, gli scienziati hanno aggiunto un nuovo elemento al modello che non è stato incluso in altri metodi di modellazione degli oceani: la capacità di stimare lunghezze d'onda specifiche della luce che vengono assorbite e riflesse dall'oceano, a seconda del numero e del tipo di organismi in una particolare regione.
"La luce del sole colpisce l'oceano e ogni cosa nell'oceano la assorbe come la clorofilla", dice Datkevich. “Altre cose lo assorbiranno o lo dissiperanno. Quindi determinare come la luce si rifletterà sull'oceano e gli darà colore è difficile.
Si è scoperto che il modello degli scienziati può essere utilizzato per prevedere il colore dell'oceano quando le condizioni ambientali cambieranno in futuro. E la cosa migliore è che può essere utilizzato in laboratorio.
Segnale nei toni del blu-verde
Quando gli scienziati hanno aggiunto le temperature globali al modello e le hanno aumentate di 3 gradi entro il 2100 - la maggior parte degli scienziati prevede che non verrà intrapresa alcuna azione per ridurre le emissioni di gas serra - hanno scoperto che le lunghezze d'onda della luce nelle parti blu e verde dello spettro rispondevano più velocemente. …
Inoltre, questo intervallo di lunghezze d'onda blu-verde mostra un segnale molto chiaro, o spostamento, associato al cambiamento climatico: lo spostamento si verifica prima del previsto quando gli scienziati hanno esaminato la clorofilla.
"La clorofilla cambia, ma non puoi vederla a causa dell'incredibile variabilità naturale", afferma Datkevich. “Tuttavia, è possibile vedere un cambiamento climatico significativo in alcune di queste bande d'onda nel segnale inviato ai satelliti. Quindi è qui che dovremmo cercare il segnale reale dei cambiamenti nelle misurazioni satellitari ".
Secondo il modello degli scienziati, il cambiamento climatico sta già modificando la composizione del fitoplancton e quindi il colore degli oceani. Entro la fine del secolo, il nostro pianeta blu cambierà radicalmente.
“Entro la fine del 21 ° secolo, ci sarà un notevole cambiamento nel colore del 50% degli oceani. Il cambiamento sarà piuttosto grande. Diversi tipi di fitoplancton assorbono la luce in modi diversi e se il cambiamento climatico sposta una comunità di fitoplancton a un'altra, cambierà anche i tipi di reti alimentari che possono supportare.
Ilya Khel
