Uno sguardo alla pompa di carbonio biologica dell’oceano

Gli oceani svolgono un ruolo importante nell’equilibrio globale dell’anidride carbonica. Questo perché miliardi di minuscole alghe vivono lì, assorbendo l’anidride carbonica attraverso la fotosintesi e incorporandola nella loro biomassa. Quando queste alghe muoiono, si disperdono, insieme alle secrezioni degli organismi microscopici che se ne nutrono, come “neve marina” in aree più profonde. Quindi circa l’uno per cento dell’anidride carbonica viene sepolto sul fondo del mare per migliaia di anni.

bucaneve calmi

Poiché questa pioggia costante di fiocchi di neve marina trasporta il carbonio nelle profondità dell’oceano, gli esperti la chiamano una pompa biologica. È guidato da due processi opposti: l’affondamento dei fiocchi organici e la loro decomposizione da parte dei batteri. I fiocchi infossati aumentano il flusso di carbonio verso le profondità, mentre i batteri riducono questo flusso rimuovendo il carbonio dalle particelle. Gli attuali modelli oceanici presumono che la velocità di affondamento e il tasso di degradazione siano indipendenti l’uno dall’altro. “Ma ora abbiamo dimostrato che i processi di degrado sono migliorati dall’affondamento”, afferma Uria Alcolombri dell’Istituto di ingegneria ambientale dell’ETH di Zurigo.

Alcolumbri è il primo autore di uno studio del gruppo di ricerca di Roman Stoker appena pubblicato su scienze naturali della terra. Nelle loro indagini, i ricercatori hanno utilizzato un metodo intelligente: invece di tracciare le particelle sommerse nel mare, hanno collocato singole particelle di alginato di dimensioni millimetriche in una camera microfluidica e poi hanno pompato acqua di mare artificiale attraverso di esse. Nelle nostre prove in mare il ghiaccio Non si è mosso attraverso il mare. Piuttosto, spazzò il mare intorno al ghiaccio marino. Ma la velocità relativa è la stessa”, afferma Alcolumbri.

sottoprodotti di lavaggio

I ricercatori hanno colonizzato geneticamente le molecole di alginato con batteri verde brillante. Queste particelle rompono le particelle più velocemente quando l’acqua scorre attraverso la camera; La rottura dura circa dieci volte più a lungo in acqua stagnante. Questo perché l’acqua corrente lava via i prodotti di decomposizione, lasciando che gli enzimi dei batteri agiscano direttamente sulle molecole, senza dover perdere tempo a decomporre le molecole che si sono già separate.

Basandosi su queste osservazioni, Alcolombri e il collega François Peaudecerf hanno progettato un nuovo modello di pompa biologica del carbonio che tiene conto di come l’affondamento influisce sul degrado dei fiocchi di neve marini. I calcoli del modello suggeriscono due cose: primo, che il miglioramento della degradazione delle particelle dovuta all’affondamento riduce l’efficienza di trasferimento teorica della pompa del carbonio a due fenditure. E in secondo luogo, gran parte delle alghe morte si sta decomponendo negli strati superiori dell’oceano, il che è coerente con le misurazioni del vero flusso di carbonio nel mare.

Piccole cose, grande effetto

La ricerca del team non aveva lo scopo di migliorare le prestazioni di una pompa di carbonio biologica: “Eravamo interessati a ottenere una comprensione di base dei processi naturali; volevamo sapere come pompa biologica “Questo è necessario se vogliamo prevedere in modo più accurato come i nostri oceani risponderanno ai cambiamenti climatici”, afferma Alcolombri.

Si scopre che il tasso di deterioramento ghiaccio marino—e indirettamente globale saziare Contenuto atmosferico — determinato da dinamiche di trasporto microscopiche. Il che dimostra, ancora una volta, come anche le più piccole cose nell’ambiente influenzino il quadro generale.