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Oceano Artico: il cambiamento climatico sta inondando il remoto nord di luce e nuove specie

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Con poco più di 14 milioni di chilometri quadrati, l’Oceano Artico è il più piccolo e superficiale degli oceani del mondo. È anche il più freddo. Una vasta zattera di ghiaccio marino galleggia vicino al suo centro, espandendosi nel lungo, freddo, inverno scuro, e contraendo in estate, come il sole sale più in alto nel cielo.

Ogni anno, di solito a settembre, la copertura di ghiaccio marino si restringe al suo livello più basso. Il conteggio in 2020 è stato un magro 3.,74 milioni di chilometri quadrati, la seconda misura più piccola in 42 anni, e circa la metà di quello che era nel 1980. Ogni anno, mentre il clima si scalda, l’Artico trattiene sempre meno ghiaccio.

Gli effetti del riscaldamento globale si fanno sentire in tutto il mondo, ma da nessuna parte sulla Terra sono così drammatici come lo sono nell’Artico. L’Artico si sta riscaldando da due a tre volte più velocemente di qualsiasi altro luogo sulla Terra, inaugurando cambiamenti di vasta portata nell’Oceano Artico, nei suoi ecosistemi e nei 4 milioni di persone che vivono nell’Artico.,

Questa storia fa parte di Oceans 21
Cinque profili aprono la nostra serie sull’oceano globale, approfondendo le antiche reti commerciali dell’Oceano Indiano, l’inquinamento da plastica del Pacifico, la luce e la vita artiche, la pesca atlantica e l’impatto dell’Oceano meridionale sul clima globale. Cercate nuovi articoli in vista della COP26. Portato a voi dalla rete internazionale della conversazione.

Alcuni di essi sono inaspettati. L’acqua più calda sta trascinando alcune specie più a nord, a latitudini più elevate., Il ghiaccio più sottile sta trasportando più persone attraverso l’Artico su navi da crociera, navi da carico e navi da ricerca. Ghiaccio e neve possono quasi completamente oscurare l’acqua sottostante, ma il cambiamento climatico sta permettendo a più luce di inondare.

Luce artificiale nella notte polare

La luce è molto importante nell’Artico. Le alghe che costituiscono la base della rete alimentare dell’Oceano Artico convertono la luce solare in zucchero e grasso, alimentando pesci e, in definitiva, balene, orsi polari e umani.

Alle alte latitudini nell’Artico durante le profondità dell’inverno, il Sole rimane sotto l’orizzonte per 24 ore., Questa è chiamata la notte polare, e al Polo Nord, l’anno è semplicemente un giorno della durata di sei mesi, seguito da una notte altrettanto lunga.

I ricercatori che studiano gli effetti della perdita di ghiaccio hanno schierato osservatori ormeggiati – strumenti ancorati con una boa — in un fiordo artico nell’autunno del 2006, prima che il fiordo si bloccasse. Quando il campionamento è iniziato nella primavera del 2007, gli ormeggi erano in vigore da quasi sei mesi, raccogliendo dati durante la lunga e amara notte polare.

Ciò che hanno rilevato ha cambiato tutto.,

La notte polare può durare per settimane e persino mesi nell’alto Artico. Michael O. Snyder

Life in the dark

A quel tempo, gli scienziati presumevano che la notte polare non fosse assolutamente interessante. Un periodo morto in cui la vita giace dormiente e l’ecosistema sprofonda in una modalità standby oscura e gelida. Non ci si aspettava molto da queste misurazioni, quindi i ricercatori sono rimasti sorpresi quando i dati hanno mostrato che la vita non si ferma affatto.,

Lo zooplancton artico — piccoli animali microscopici che mangiano alghe — partecipa a qualcosa chiamato migrazione verticale diel sotto il ghiaccio e nel cuore della notte polare. Le creature marine in tutti gli oceani del mondo lo fanno, migrando in profondità durante il giorno per nascondersi dai potenziali predatori al buio e affiorando di notte per nutrirsi.

Gli organismi usano la luce come spunto per farlo, quindi non dovrebbero essere logicamente in grado di farlo durante la notte polare. Ora comprendiamo che la notte polare è un tripudio di attività ecologiche. I normali ritmi della vita quotidiana continuano nell’oscurità., Le vongole si aprono e si chiudono ciclicamente, gli uccelli marini cacciano nell’oscurità quasi totale, i gamberetti fantasma e le lumache di mare si riuniscono nelle foreste di alghe per riprodursi e specie di acque profonde come la medusa del casco quando è abbastanza buio per stare al sicuro dai predatori.

Per la maggior parte degli organismi attivi durante questo periodo, la Luna, le stelle e l’aurora boreale probabilmente forniscono importanti spunti che guidano il loro comportamento, specialmente in parti dell’Artico non coperte dal ghiaccio marino., Ma mentre il clima artico si scalda e le attività umane nella regione aumentano, queste fonti di luce naturale saranno in molti luoghi invisibili, affollate da una luce artificiale molto più forte.

L’aurora boreale danza nel cielo sopra Tromsø, Norvegia. Muratart /

Luce artificiale

Quasi un quarto di tutte le masse terrestri è esposto alla luce artificiale diffusa di notte, poiché viene riflessa a terra dall’atmosfera., Pochi luoghi veramente bui rimangono, e la luce da città, coste, strade e navi è visibile fino allo spazio esterno.

Anche nelle aree scarsamente popolate dell’Artico, l’inquinamento luminoso è evidente. Le rotte marittime, l’esplorazione di petrolio e gas e la pesca si estendono nella regione mentre il ghiaccio marino si ritira, attirando la luce artificiale nella notte polare nera altrimenti inchiostro.

Le creature che si sono adattate alla notte polare per milioni di anni sono ora improvvisamente esposte alla luce artificiale. Michael O., Snyder

Nessun organismo ha avuto l’opportunità di adattarsi correttamente a questi cambiamenti – l’evoluzione funziona su una scala temporale molto più lunga. Nel frattempo, i movimenti armonici della Terra, della Luna e del Sole hanno fornito spunti affidabili agli animali artici per millenni. Molti eventi biologici, come la migrazione, il foraggiamento e l’allevamento sono altamente in sintonia con la loro dolce prevedibilità.,

In un recente studio condotto nell’alto arcipelago artico delle Svalbard, tra la Norvegia continentale e il polo nord, le luci di bordo di una nave da ricerca sono risultate influenzare pesci e zooplancton ad almeno 200 metri di profondità. Disturbati dall’improvvisa intrusione di luce, le creature che roteavano sotto la superficie reagirono drammaticamente, con alcuni che nuotavano verso il raggio, e altri che nuotavano violentemente via.,

È difficile prevedere l’effetto che la luce artificiale delle navi che navigano di recente nell’Artico privo di ghiaccio avrà sugli ecosistemi notturni polari che hanno conosciuto l’oscurità più a lungo di quanto siano esistiti gli umani moderni. Come la presenza umana in rapida crescita nell’Artico influenzerà l’ecosistema è preoccupante, ma ci sono anche domande spiacevoli per i ricercatori. Se gran parte delle informazioni che abbiamo raccolto sull’Artico provenivano da scienziati di stanza su barche illuminate, quanto è “naturale” lo stato dell’ecosistema che abbiamo riportato?,

La ricerca nell’Artico potrebbe cambiare considerevolmente nei prossimi anni per ridurre l’inquinamento luminoso. Michael O. Snyder

La scienza marina artica sta per entrare in una nuova era con piattaforme autonome e telecomandate, in grado di funzionare senza luce, effettuando misurazioni in completa oscurità.

Foreste sottomarine

Mentre il ghiaccio marino si ritira dalle coste della Groenlandia, della Norvegia, del Nord America e della Russia, i periodi con acque aperte si allungano e più luce raggiunge il fondo del mare., Improvvisamente, gli ecosistemi costieri che sono stati nascosti sotto il ghiaccio per 200.000 anni stanno vedendo la luce del giorno. Questa potrebbe essere una buona notizia per le piante marine come alghe-grandi alghe marroni che prosperano in acqua fredda con abbastanza luce e sostanze nutritive.

Ancorate al fondo del mare e galleggianti con la marea e le correnti, alcune specie di alghe possono crescere fino a 50 metri (175 piedi) – circa la stessa altezza della Colonna di Nelson a Trafalgar Square, Londra. Ma fuco sono in genere esclusi dalle latitudini più alte a causa della tonalità gettato dal ghiaccio marino e il suo effetto purga sul fondo del mare.,

Badderlocks, o fuco alato, al largo della costa del Nunavut nell’Artico canadese. Ignacio Garrido / ArcticKelp

Queste lussureggianti foreste sottomarine sono destinate a crescere e prosperare mentre il ghiaccio marino si restringe. Kelp non sono un nuovo arrivo per l’Artico però. Un tempo facevano parte della dieta tradizionale groenlandese e ricercatori ed esploratori polari li osservavano lungo le coste settentrionali più di un secolo fa.,

Alcune specie di alghe potrebbero aver colonizzato le coste artiche dopo l’ultima era glaciale, o essersi diffuse da piccole sacche dove avevano resistito. Ma la maggior parte delle foreste di alghe nell’Artico sono più piccole e più limitate a chiazze in acque più profonde, rispetto alle vaste distese di alghe che costeggiano le coste come la California negli Stati Uniti.

Un subacqueo esplora una foresta di alghe di zucchero alta quattro metri al largo dell’isola di Southampton, in Canada., Ignacio Garrido / ArcticKelp

Recenti prove provenienti dalla Norvegia e dalla Groenlandia mostrano che le foreste di alghe si stanno già espandendo e aumentando i loro areali verso il polo, e si prevede che queste piante oceaniche diventino più grandi e crescano più velocemente man mano che l’Artico si scalda, creando L’intera estensione delle foreste di alghe artiche rimane in gran parte invisibile e inesplorata, ma la modellazione può aiutare a determinare quanto si sono spostate e cresciute nell’Artico dagli 1950.,

Località note delle foreste di alghe e tendenze globali nell’aumento medio della temperatura superficiale estiva previsto nei prossimi due decenni, secondo i modelli IPCC. Filbee-Dexter et al. (2018)

Un nuovo dissipatore di carbonio

Sebbene le alghe di grandi dimensioni siano disponibili in tutte le forme e dimensioni, molte sono notevolmente simili agli alberi, con corpi lunghi, simili a tronchi ma flessibili chiamati stipes. La chioma della foresta di kelp è riempita con le lame piatte come foglie, mentre gli holdfast agiscono come radici ancorando le alghe alle rocce sottostanti.,

Alcuni tipi di alghe artiche possono crescere oltre i dieci metri e formare grandi e complessi baldacchini sospesi nella colonna d’acqua, con un sottostrato ombreggiato e protetto. Proprio come le foreste terrestri, queste foreste marine forniscono habitat, aree di vivaio e aree di alimentazione per molti animali e pesci, tra cui merluzzo, pollack, granchi, aragoste e ricci di mare.

Le foreste di Kelp offrono un sacco di angoli e fessure e superfici su cui stabilirsi, rendendole ricche di fauna selvatica., Ignacio Garrido / ArcticKelp

Kelp sono coltivatori veloci, immagazzinando carbonio nel loro tessuto coriaceo come fanno. Quindi cosa significa la loro espansione nell’Artico per il clima globale? Come ripristinare le foreste sulla terra, la coltivazione di foreste di alghe sottomarine può aiutare a rallentare il cambiamento climatico deviando il carbonio dall’atmosfera.

Meglio ancora, alcuni materiali di alghe si staccano e vengono spazzati via dalle acque costiere poco profonde e nell’oceano profondo dove viene effettivamente rimosso dal ciclo del carbonio terrestre., L’espansione delle foreste di alghe lungo le estese coste artiche della Terra potrebbe diventare un crescente bacino di carbonio che cattura la CO₂ emessa dagli esseri umani e la blocca nel mare profondo.

Ciò che sta accadendo con fuco nell’Artico è abbastanza unico – queste foreste oceaniche sono merlate nella maggior parte delle altre parti del mondo. Nel complesso, l’estensione globale delle foreste di alghe è in calo a causa delle ondate di calore oceaniche, dell’inquinamento, delle temperature di riscaldamento e delle epidemie di pascoli come i ricci di mare.

Non sorprende che non siano tutte buone notizie. Invadere le foreste di alghe potrebbe spingere fuori la fauna selvatica unica nell’alto Artico., Le alghe che vivono sotto il ghiaccio non avranno un posto dove andare e potrebbero scomparire del tutto. Specie di alghe più temperate possono sostituire alghe artiche endemiche come Laminaria solidungula.

Un granchio trova rifugio su <em>Laminaria solidungula</em> – il solo kelp specie endemica dell’Artico., Ignacio Garrido / ArcticKelp

Ma le alghe sono solo una serie di specie tra le molte che spingono ulteriormente e più in profondità nella regione mentre il ghiaccio si scioglie.

Arctic invasions

Milne Inlet, sull’isola di north Baffin, Nunavut, Canada, vede più traffico marittimo di qualsiasi altro porto nel Canada artico. La maggior parte dei giorni durante il periodo in acque libere, navi lunghe 300 metri lasciano il porto cariche di minerale di ferro dalla vicina miniera di Mary River. Tra 71 e 82 navi passano attraverso l’area ogni anno, la maggior parte diretti a — o provenienti da porti del nord Europa.,

Navi da crociera, navi della guardia costiera, yacht da diporto, rompighiaccio di ricerca, navi da carico e gommoni rigidi pieni di turisti scivolano anche attraverso l’area. Il riscaldamento senza precedenti e il declino del ghiaccio marino hanno attirato nuove industrie e altre attività nell’Artico. Comunità come Pond Inlet hanno visto triplicare il traffico marino negli ultimi due decenni.

I passeggeri di una nave da crociera arrivano a Pond Inlet, Nunavut., Kimberly Howland

Queste navi arrivano nell’Artico da tutto il mondo, trasportando una serie di autostoppisti acquatici prelevati a Rotterdam, Amburgo, Dunkerque e altrove. Queste specie-alcune troppo piccole per essere viste ad occhio nudo-sono nascoste nell’acqua di zavorra pompata nei serbatoi di bordo per stabilizzare la nave. Si attaccano anche allo scafo e ad altre superfici esterne, chiamate “biofouling.”

Alcuni sopravvivono al viaggio verso l’Artico e vengono rilasciati nell’ambiente quando l’acqua di zavorra viene scaricata e il carico caricato., Quelli che mantengono la loro presa sulla superficie esterna possono rilasciare uova, spermatozoi o larve.

Molti di questi organismi sono innocui, ma alcuni possono essere nuovi invasivi che possono causare danni. La ricerca in Canada e Norvegia ha già dimostrato che specie invasive non native come i cirripedi della baia e della ghianda possono sopravvivere ai transiti delle navi nell’Artico. Ciò solleva un rischio per gli ecosistemi artici dato che le specie invasive sono una delle principali cause di estinzione in tutto il mondo.

Rotte estese

La preoccupazione per le specie invasive si estende ben oltre la comunità di Pond Inlet., Circa 4 milioni di persone vivono nell’Artico, molte delle quali lungo le coste che forniscono nutrienti e habitat critici per una vasta gamma di animali, dal salmerino artico e dalle foche anellate all’orso polare, alle balene di prua e a milioni di uccelli migratori.

Mentre il ghiaccio marino artico si scioglie durante i mesi estivi, le rotte marittime si stanno aprendo lungo la costa russa e attraverso il passaggio a nord-ovest. Alcuni dicono che una rotta transartica potrebbe presto essere navigabile.,

Mentre le acque si scaldano, la stagione delle spedizioni si sta allungando e nuove rotte, come il Passaggio a nord-ovest e la rotta del Mare del Nord (lungo la costa artica della Russia), si stanno aprendo. Alcuni ricercatori si aspettano una rotta trans-artica attraverso il Polo Nord potrebbe essere navigabile entro la metà del secolo. L’aumento del traffico navale ingrandisce il numero e i tipi di organismi trasportati nelle acque artiche, e le condizioni progressivamente più ospitali migliorano le loro probabilità di sopravvivenza.

La prevenzione è il modo numero uno per tenere le specie invasive fuori dall’Artico., La maggior parte delle navi deve trattare la propria acqua di zavorra, utilizzando prodotti chimici o altri processi, e/o scambiarla per limitare il movimento di organismi nocivi in nuove posizioni. Le linee guida raccomandano inoltre alle navi di utilizzare rivestimenti speciali sugli scafi e pulirli regolarmente per prevenire il biofouling. Ma queste misure di prevenzione non sono sempre affidabili e la loro efficacia in ambienti più freddi è poco conosciuta.

Il prossimo approccio migliore è quello di rilevare gli invasori il più presto possibile una volta arrivati, per migliorare le possibilità di eradicazione o soppressione., Ma la diagnosi precoce richiede un monitoraggio diffuso, che può essere difficile nell’Artico. Tenere d’occhio l’arrivo di una nuova specie può essere simile alla ricerca di un ago in un pagliaio, ma le comunità del nord possono offrire una soluzione.

I ricercatori in Norvegia, Alaska e Canada hanno trovato un modo per rendere più facile quella ricerca individuando specie che hanno causato danni altrove e che potrebbero sopportare le condizioni ambientali artiche. Quasi due dozzine di potenziali invasori mostrano un’alta probabilità di prendere piede nel Canada artico.,

Il granchio reale rosso è stato intenzionalmente introdotto nel Mare di Barents nel 1960, ma ora si sta diffondendo a sud lungo la costa norvegese.

Tra questi c’è il granchio reale rosso adattato al freddo, originario del Mar del Giappone, del Mare di Bering e del Pacifico Settentrionale. È stato intenzionalmente introdotto nel Mare di Barents nel 1960 per stabilire una pesca e ora si sta diffondendo a sud lungo la costa norvegese e nel Mar Bianco., È un grande e vorace predatore implicato in sostanziali diminuzioni di molluschi raccolti, ricci di mare e altre specie di fondo più grandi e lente, con un’alta probabilità di sopravvivere al trasporto in acqua di zavorra.

Un’altra è la pervinca comune, che pascola spietatamente su piante acquatiche lussureggianti in habitat costieri, lasciando dietro di sé roccia nuda o incrostata., Ha anche introdotto un parassita sulla costa orientale del Nord America che causa la malattia delle macchie nere nei pesci, che sottolinea i pesci adulti e li rende sgradevoli, uccide i giovani e provoca danni intestinali agli uccelli e ai mammiferi che li mangiano.

Tracciamento dei resti genetici

Nuove specie come queste potrebbero influenzare i pesci e i mammiferi che le persone cacciano e mangiano, se dovessero arrivare in Pond Inlet., Dopo pochi anni di spedizione, sono già state scoperte una manciata di specie probabilmente non native, tra cui l’invasivo verme del fango dalle branchie rosse (Marenzellaria viridis) e un anfipode potenzialmente invasivo. Entrambi sono noti per raggiungere alte densità, alterare le caratteristiche del sedimento del fondo marino e competere con specie autoctone.

Una nave da carico passa attraverso Milne Inlet, Nunavut., Kimberly Howland

Baffinland, la società che gestisce la miniera di Mary River, sta cercando di raddoppiare la sua produzione annua di minerale di ferro. Se l’espansione procede, fino a 176 vettori minerali passeranno attraverso Milne Inlet durante la stagione in acque libere.

Anche se il futuro della navigazione artica rimane incerto, è una tendenza al rialzo che deve essere osservata., In Canada, i ricercatori stanno lavorando con partner indigeni in comunità con alta attività di spedizione — tra cui Churchill, Manitoba; Pond Inlet e Iqaluit in Nunavut; Salluit, Quebec e Nain, Terranova — per stabilire una rete di monitoraggio delle specie invasive. Uno degli approcci prevede la raccolta di acqua e test per i resti genetici versato da scale, feci, spermatozoi e altro materiale biologico.

Membri del team di campo 2019 da Pond Inlet e Salluit filter eDNA da campioni d’acqua raccolti da Milne Inlet., Christopher Mckindsey

Questo DNA ambientale (EDNA) è facile da raccogliere e può aiutare a rilevare organismi che potrebbero altrimenti essere difficili da catturare o sono in bassa abbondanza. La tecnica ha anche migliorato la conoscenza di base della biodiversità costiera in altre aree di alta navigazione, un passo fondamentale per rilevare i cambiamenti futuri.

Alcune specie non native sono già state rilevate nel porto di Churchill utilizzando la sorveglianza eDNA e altri metodi di campionamento, tra cui meduse, odore di arcobaleno e una specie copepode invasiva.,

Sono in corso sforzi per espandere la rete attraverso l’Artico come parte della strategia Arctic Invasive Alien Species del Consiglio artico per ridurre la diffusione di specie invasive.

L’Artico è spesso chiamato la prima linea della crisi climatica e, a causa del suo rapido tasso di riscaldamento, la regione è afflitta da invasioni di ogni tipo, da nuove specie a nuove rotte marittime. Queste forze potrebbero completamente rifare il bacino dell’oceano all’interno della vita delle persone vive oggi, da panorami ghiacciati e illuminati da stelle, popolati da comunità uniche di organismi altamente adattati, a qualcosa di molto diverso.,

L’Artico sta cambiando più velocemente di quanto gli scienziati possano documentare, ma ci saranno opportunità, come la crescita di pozzi di carbonio, che potrebbero avvantaggiare la fauna selvatica e le persone che vivono lì. Non tutti i cambiamenti al nostro mondo di riscaldamento saranno del tutto negativi. Nell’Artico, come altrove, ci sono vincitori e vinti.

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