Una ricerca rivela il “ritmo respiratorio” del Mar Arabico, la zona a ossigenazione minima più densa del pianeta: ecco come l’ossigeno arriva all’oceano

La deossigenazione degli oceani non è certo tra gli effetti più noti del riscaldamento globale. Eppure la perdita di ossigeno è una delle trasformazioni più drastiche a cui stanno andando incontro i mari di tutto il mondo, un fenomeno che sta già iniziando ad alterare l’equilibrio della vita marina, favorendo le specie tolleranti all’ipossia a scapito di quelle più “affamate” d’ossigeno.

L’oceano dev’essere in grado di respirare. Perciò, per fare previsioni accurate sugli ecosistemi marini e sul clima globale, è fondamentale comprendere i meccanismi di ossigenazione degli oceani – a cominciare dalle zone particolarmente povere in ossigeno, come il Mar Arabico.

Respirare acqua in un oceano con meno ossigeno

Le pressioni generate dalle attività umane stanno cambiando profondamente l’oceano. E non si tratta soltanto di inquinamento da plastica, sovrapesca e distruzione di habitat cruciali: la trasformazione più drastica, anche se meno evidente, riguarda l’ossigeno disciolto nelle acque oceaniche, quello che in ultimo sostiene la vita degli organismi e degli ecosistemi marini. Come si legge nel report Ocean deoxygenation: Everyone’s problem, pubblicato dall’IUCN nel 2019, dagli anni Cinquanta a oggi gli oceani hanno perso circa il 2% dell’ossigeno, e si prevede che ne perderanno un ulteriore 1-7% entro il 2100.

Quello della deossigenazione è un fenomeno perlopiù regionale, ma che riguarda la maggior parte degli oceani del mondo, e che è causato principalmente dal riscaldamento delle acque. Temperature più alte, infatti, limitano la capacità dell’oceano di trattenere l’ossigeno disciolto e contribuiscono ad aumentare la stratificazione dell’acqua, indebolendo un processo fondamentale per lo scambio di ossigeno tra oceano e atmosfera. Anche l’eutrofizzazione e il diffondersi di fioriture algali tossiche, che consumano molto ossigeno, hanno un ruolo nella “desertificazione” dell’oceano, soprattutto vicino alle coste.

Gli effetti della deossigenazione possono essere devastanti: la vita degli organismi marini, dallo zooplancton alle megattere, dipende fortemente dalla capacità di estrarre ossigeno dall’acqua di mare. E respirare acqua, spiega l’IUCN, è un’impresa ardua, poiché l’acqua è estremamente povera di ossigeno rispetto all’aria: così, le specie che hanno bisogno di determinati livelli di ossigeno per i loro processi metabolici lasciano progressivamente spazio a quelle più tolleranti all’ipossia. E gli ecosistemi oceanici si trasformano per adattarsi alla carenza d’ossigeno.

Zone a ossigenazione minima: il caso del Mar Arabico

Esistono delle regioni oceaniche in cui la scarsità d’ossigeno è la normalità. Le zone a ossigenazione minima (OMZ), quelle in cui l’ossigeno scende al di sotto dei 2mg/L, si trovano in tutti gli oceani, tipicamente a profondità intermedie, lungo le coste occidentali dei continenti. Negli ultimi decenni, a causa del riscaldamento climatico, queste regioni si sono allargate vistosamente, minacciando gli ecosistemi marini. La loro espansione ha un effetto anche sull’atmosfera terrestre: nelle OMZ, infatti, alcuni organismi si adattano a usare i nitrati come fonte d’ossigeno, cosa che produce protossido di azoto, un gas serra 300 volte più potente dell’anidride carbonica.

Il Mar Baltico e il Mar Nero sono i più estesi ecosistemi marini semi-chiusi a ossigenazione ridotta del mondo. Mentre nel Mar Nero, però, il fenomeno è in buona parte naturale, nel Mar Baltico le cause della deossigenazione sono essenzialmente legate alle attività umane, soprattutto al maggiore apporto di nutrienti dalla terraferma – aggravato dal riscaldamento.

La zona a ossigenazione minima più densa e intensa del mondo è però quella del Mar Arabico, il lembo settentrionale dell’Oceano Indiano proteso tra la penisola arabica e il subcontinente indiano. Qui, per gli organismi sensibili alla mancanza d’ossigeno le zone abitabili sono già molto limitate, perciò l’evolvere dell’OMZ può avere un impatto notevole sugli ecosistemi e sulla pesca. Nonostante occupi meno del 2% della superficie oceanica globale, inoltre, questo tratto di mare è responsabile per oltre il 20% della denitrificazione pelagica, quel processo per cui i batteri convertono i nitrati in azoto gassoso producendo protossido di azoto.

Ricerca in Oman per studiare l’ossigenazione dell’acqua

Conoscere i fattori che modulano l’apporto di ossigeno in questa OMZ è fondamentale per prevedere i futuri impatti della deossigenazione sugli ecosistemi, sulla pesca e sulla vita delle comunità costiere. Perciò Estel Font Felez, dottoranda dell’Università di Göteborg, ha deciso di affrontare la questione.

“È importante capire come l’ossigeno entra e si muove attraverso queste zone povere di ossigeno per poter fare previsioni sia sulla vita marina che sul clima globale. Anche il minimo cambiamento nei venti e nelle correnti ha un impatto sull’ossigenazione”,

spiega. Per la sua tesi di dottorato, Estel Font Felez si è recata in Oman. Qui ha collaborato con i ricercatori dell’Università Sultan Qaboos e con pescatori di Muscat, dalle cui imbarcazioni ha rilasciato in acqua piccoli sottomarini autonomi senza propulsione noti come glider:

“Siamo partiti dalla costa, abbiamo navigato per 30 minuti e poi abbiamo dispiegato i robot in mare. I robot sono rimasti sott’acqua per un mese, misurando ossigeno, temperatura, salinità e correnti a diverse profondità. Lo studio è durato un anno, perciò una volta al mese dovevamo recuperare i robot e poi dispiegarli nuovamente”,

ricorda la ricercatrice. Combinando le misurazioni dei glider con dati provenienti da galleggianti autonomi, osservazioni satellitari e modelli, Estel Font Felez ha iniziato a far luce sui processi di ventilazione del Mar Arabico, fornendo un quadro più chiaro del “ritmo respiratorio” di questa regione d’oceano.

Ossigeno nell’oceano: come “respira” il Mar Arabico

L’indagine di Estel Font Felez ha rivelato tre principali vie di apporto di ossigeno che permettono al Mar Arabico di respirare. La prima è la miscelazione delle acque ricche di ossigeno della superficie marina con quelle profonde, che avviene quando forti venti raffreddano e agitano la superficie marina, spingendo l’ossigeno in profondità con l’aiuto di piccoli vortici. Quando i venti si placano, poi, le acque mescolate vengono ricoperte per settimane o mesi da un nuovo strato superficiale, ossigenando temporaneamente l’OMZ superiore. La terza via di ossigenazione è costituita dalle correnti del Golfo Persico, che trasportano ossigeno in aree più profonde, irraggiungibili dai processi che avvengono in superficie.

“Questi processi avvengono su piccola scala, ma sono cruciali. Insieme, questi meccanismi creano un “ritmo respiratorio” dinamico che fa fluttuare i livelli di ossigeno su base settimanale, mensile e addirittura stagionale”,

spiega Estel Font Felez. L’importanza di questo tipo di ricerca è chiara:

“Determinando il modo in cui viene fornito l’ossigeno possiamo migliorare i modelli climatici ed ecosistemici, contribuendo così alla sostenibilità della pesca. Alcuni dei processi che si verificano nel Mar Arabico possono essere applicati anche ad altre aree costiere povere di ossigeno, come per esempio il Mar Baltico”,

conclude la ricercatrice.

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