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ZONE MORTE: IL LENTO SOFFOCAMENTO DEGLI OCEANI

LE ZONE MORTE E LA DIMINUZIONE DELL’OSSIGENO NELLE ACQUE

di Ivan Vaghi

Il termine “zone morte” identifica aree acquatiche, soprattutto marine, in cui la quantità di ossigeno è minima o del tutto assente. La deossigenazione ha un grave impatto sulla produttività oceanica e influenza negativamente il ciclo dei nutrienti e di tutti gli elementi necessari alla salute degli habitat marini.

LE ZONE MORTE SONO SEMPRE PIÙ NUMEROSE E PIÙ VASTE

Qualche settimana fa è stata identificata la più grande delle zone morte oceaniche mai registrata. Si trova nel Golfo dell’Oman e misura circa 165.000 Km quadrati, più grande della Scozia. La scoperta ha allarmato gli oceanografi perché si inserisce di prepotenza in un contesto già noto, cioè il costante aumento delle zone morte negli oceani e nelle acque interne. Le prime rilevazioni di questo tipo sono avvenute negli anni ’50 nel Golfo del Messico e da allora il numero delle zone morte identificate, così come la loro grandezza, è andato sempre più aumentando.

Come detto per zone morte si intendono aree cosiddette ipossiche, cioè a bassa concentrazione di ossigeno o completamente prive di ossigeno.

Come si può intuire questo fenomeno provoca effetti immediati sulla fauna marina, perché i pesci sono in grado di scappare dalle zone morte a bassa concentrazione di ossigeno, ma gli organismi che si muovono lentamente come i molluschi e i crostacei non lo possono fare. Così come i coralli e gli altri animali coloniali, che inevitabilmente muoiono.

DUE CAUSE PRINCIPALI

Le cause principali sono essenzialmente due, una direttamente riconducibile all’operato dell’uomo e un’altra dovuta alla variazioni climatiche. Possiamo discutere sul fatto che anche le variazioni climatiche siano responsabilità dell’uomo, o che le attività umane le stiano accelerando.

Una causa ulteriore del basso contenuto di ossigeno nell’acqua, nota però da sempre, è la scarsa circolazione delle acque. Infatti le aree tropicali del Pacifico e la parte nord dell’Oceano Indiano, insieme ai fiordi e alle aree acquatiche con anguste vie di accesso, presentano spesso aree chiamate OMZ, cioè zone di minima ossigenazione, proprio perché la circolazione delle acque è molto bassa.

EUTROFIZZAZIONE

La prima causa è la cosiddetta eutrofizzazione, cioè l’aumento eccessivo nelle acque di nutrienti chimici, soprattutto azoto e fosforo, presenti nei fertilizzanti e negli scarichi fognari, oltre che al continuo consumo di suolo. Non a caso una della principali zone morte conosciute si trova nel Golfo del Messico, dovuta all’industria della carne e alla coltivazione del mais. Azoto e fosforo sono elementi indispensabili per la costruzione delle proteine necessarie agli organismi acquatici vegetali unicellulari, che nel loro insieme vengono definiti fitoplancton. L’eutrofizzazione determina quindi un rapido aumento della densità di fitoplancton noto come fioritura algale.

Una delle componenti del fitoplancton, oltre alle alghe verdi, alle diatomee e ai dinoflagellati, sono i cianobatteri, che non vengono utilizzati come nutrimento dai pesci e dallo zooplancton e quindi non entrano nel ciclo alimentare ma si accumulano a dismisura.

La loro morte e decomposizione consuma l’ossigeno presente nell’acqua creando uno stato di ipossia.

AUMENTO DELLE TEMPERATURE

L’aumento delle temperature causa lo scioglimento dei ghiacci che a sua volta determina una minore salinità delle acque negli strati superficiali. Le acque meno saline, così come quelle più calde, sono anche meno dense delle acque salate e fredde, generando una stratificazione che ostacola l’arrivo dei nutrienti di riciclo (cioè quelli che vengono dalla decomposizione degli organismi marini) provenienti dalle parti più profonde degli oceani. Gli strati superficiali sono quelli dove avviene la maggior parte della fotosintesi oceanica, per cui la diminuzione della quantità di nutrienti determina la diminuzione delle risorse disponibili per gli organismi fotosintetici e quindi la diminuzione della quantità di ossigeno prodotta dagli oceani. Stiamo parlando di circa la metà della fotosintesi totale del pianeta. L’aumento della stratificazione diminuisce la fornitura di ossigeno nella parte interna degli oceani.

Inoltre la maggior parte dell’eccesso di calore del pianeta, dovuto anche alla presenza di anidride carbonica e degli altri gas serra, viene assorbito proprio dagli oceani. L’ossigeno è meno solubile nelle acque più calde e quindi fa più fatica a dissolversi, senza contare che le acque calde aumentano il metabolismo degli organismi marini aumentando quindi anche il loro tasso di respirazione, il che abbassa ulteriormente la concentrazione di ossigeno negli strati più superficiali.

PARLIAMO DI BIOGEOCHIMICA

Con questo termine si indica la scienza che studia i processi chimici e biologici che regolano la composizione degli ambienti naturali e i cicli della materia e dell’energia. C’entra con il nostro discorso perché bassi livelli di ossigeno possono far variare il ciclo di importanti elementi con la mediazione dall’attività microbica.

Il più importante e il più influenzato di questi elementi è l’azoto, perché in carenza di ossigeno il nitrato viene utilizzato come accettore primario di elettroni nella respirazione microbica. Il nitrato viene trasformato in azoto molecolare (N2) che viene liberato nell’atmosfera e quindi viene sottratto al ciclo biologico. Ma sottrarre azoto organico al ciclo significa metterne meno a disposizione per la sintesi proteica e quindi per le attività cellulari. La perdita totale annuale di azoto organico nelle acque viene oggi stimata in circa 65-80 Tg (Teragrammi, milioni di tonnellate). Un altro prodotto di scarto di questo processo è l’ossido di diazoto (N2O), un altro potente gas serra, che viene infatti prodotto in maggior quantità nelle acque povere di ossigeno.

Nei sedimenti oceanici privi di ossigeno viene inoltre prodotto acido solfidrico, che è tossico per la maggior parte degli organismi aerobi. Anche il metano, un altro potente gas serra, viene prodotto nei sedimenti anossici, anche se l’attività metanotrofica, cioè il consumo di metano da parte di specifici microrganismi, ne limita il suo rilascio nell’atmosfera. L’ipossia inoltre aumenta la conversione dell’arsenico As (V) nel più tossico As (III), mentre il cadmio, il rame e lo zinco formano dei precipitati in presenza di acque anossiche o estremamente povere di ossigeno. Sono tutti processi che alterano la distribuzione globale dei metalli, alcuni dei quali sono micronutrienti per il plancton, anche se il loro effetto complessivo è ancora da valutare.

La diminuita quantità di ossigeno può determinare cause positive, anche se insufficienti a bilanciare quelle negative. Infatti alcuni elementi favorevoli allo sviluppo delle forme di vita, come il ferro e altri microelementi, vengono rilasciati dai sedimenti privi di ossigeno. L’aumento di potenziale vitale farà aumentare ulteriormente il consumo di ossigeno ma può anche favorire la fissazione dell’azoto da parte di organismi specializzati, soprattutto in situazioni di carenza di azoto organico, e quindi la sua reimmissione nel ciclo vitale.

AI PESCI COSA SUCCEDE?

Per quanto riguarda la produzione ittica si assiste a un paradosso, rappresentato dall’aumento della pescosità nelle acque limitrofe alle zone morte.

Questo avviene perché i pesci migrano in aree più favorevoli alla vita e alla riproduzione, ma in generale la diminuzione di ossigeno nelle acque influenza negativamente le capacità vitali e riproduttive dei pesci.

Prove di laboratorio danno infatti indicazioni preoccupanti, perché i pesci allevati in laboratorio in condizioni povere di ossigeno hanno mostrato basse concentrazioni di ormone della crescita e l’alterazione dell’attività di due geni, che producono due proteine chiamate ARNT e HIF (fattore inducibile dall’ipossia). In normali condizioni di ossigeno l’ARNT si combina con gli estrogeni per la regolazione cellulare della fase di procreazione, ma in vitro nelle cellule ipossiche l’ARNT non reagisce con gli estrogeni. In condizioni di scarsa ossigenazione infatti l’HIF viene prodotta in maggiore quantità e interagisce con l’ARNT impedendone il corretto funzionamento.

POSSIBILI SOLUZIONI

Le zone morte in teoria sono reversibili, anche se non lo è l’estinzione degli organismi che le abitavano. Abbiamo assistito negli ultimi decenni alla quasi scomparsa della zona morta del Mar Nero, in precedenza la più grande del mondo. Tra il 1991 e il 2001 i fertilizzanti erano diventati troppo costosi, in seguito al collasso dell’Unione Sovietica e alla fine delle economie pianificate nell’Est europeo, e non a caso la pesca è tornata a essere una delle attività principali nella regione. Dal 1985 in poi c’è stata anche una riduzione delle zone morte del Mare del Nord, dovuta alla riduzione del 37% dell’immissione in mare di azoto, grazie agli sforzi in campo ambientale dei paesi attraversati dal Reno. Si tratta di due casi favorevoli e purtroppo isolati.

Le simulazioni dicono che dobbiamo aspettarci una diminuzione del 7% dell’ossigeno totale negli oceani nei prossimi 100 anni, un processo che ci aspettiamo durerà anche per i prossimi mille a meno di interventi decisivi nel campo dell’utilizzo dei fertilizzanti e dell’immissione in atmosfera di gas serra.

BIBLIOGRAFIA

 

A cura di Ivan Vaghi. Revisionato da Davide Maspero.

 

 

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