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Influenza delle variazioni di temperatura dell’acqua di mare sulle popolazioni bentoniche. Uno studio effettuato nelle acque artiche mostra un loro interessante comportamento

tempo di lettura: 6 minuti

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livello difficile
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ARGOMENTO: BIOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: RICERCA
parole chiave: Antartide

 

Uno studio di Gail V. Ashton et alii ha rivelato che il riscaldamento di alcune piastre immerse in mare, portate ad una temperatura di un solo grado °C maggiore di quella circostante, ha comportato una maggiore colonizzazione delle popolazioni animali. 

Gli scienziati ritengono che nei prossimi 50 anni, le temperature dei mari dovrebbero aumentare di 1 °C. Per avere un’idea di quale potrà essere l’impatto sulle comunità bentoniche marine di questo aumento, un gruppo di ricercatori ricercatori ha posto delle piastre  riscaldate nelle fredde acque  dell’oceano artico – da  Warming by 1°C Drives Species and Assemblage Level Responses in Antarctica’s Marine Shallows: Current Biology (cell.com)

 

Queste lastre riscaldate, posizionate sul fondo marino riscaldavano costantemente di 1 °C o 2 °C la loro superficie fino ad una distanza di pochi centimetri dalle stesse, in pratica simulando l’aumento di temperature previsto nei prossimi cento anni. Dopo nove mesi di osservazione, l’equilibrio delle specie che vivevano in quelle aree si è notevolmente modificato. Un tipo di verme marino è cresciuto in media del 70 percento più grande del normale nelle condizioni più calde. Una specie di briozoi, un minuscolo organismo coloniale, ha prosperato al punto di colonizzare altre specie.

Gail Ashton, una ricercatrice del Smithsonian Environmental Research Center, Tiburon, CA, leader del team che ha pubblicato questo studio, ritiene che sia importante comprendere le implicazioni del riscaldamento dell’oceano sulle comunità bentoniche marine. Lo studio ha considerato il valore di un grado Celsius riferendosi ad un incremento delle temperature stimato che e’ stato previsto dagli oceanografi e climatologi sulla base dell’attuale riscaldamento degli oceani, un valore che si prevede sarà raggiunto nei prossimi 50 anni.

Lo studio, che si riassume in questo breve articolo, apre nuove prospettive per determinare l’impatto biologico ed ecologico negli oceani che, come sappiamo si stanno riscaldando a causa delle variazioni climatiche.

La ricerca
Gli scienziati hanno effettuato la ricerca nell’Artico considerando del livello di riscaldamento limitato (uno – due gradi Celsius) per evitare che variazioni potessero restituire dati ambigue. Una variazione troppo forte delle temperature potrebbe infatti instaurare cambiamento anomali che potrebbero instaurare il dubbio che possano essere causati da uno shock termico piuttosto che dall’incremento della temperatura assoluta. I ricercatori hanno collocato sul fondo del mare delle piastre riscaldate, poste all’interno di un blocco di plastica mantenendo costante un riscaldamento delle superfici per ben nove mesi. In sintesi è stato osservato un aumento significativo della crescita da parte di organismi sulle piastre riscaldate di  un grado °C mentre in quelle di 2 gradi i risultati apparentemente sono stati statisticamente meno significativi. Sulla base dei cambiamenti osservati in questa impostazione sperimentale, si ritiene che sia difficile estrapolare con sicurezza che cosa possa avvenire con aumenti maggiori delle temperature dell’impostazione sperimentale. Si potrebbe ipotizzare una crescita maggiore degli organismi viventi sul fondo marino con cambiamenti significativi delle comunità, ovviamente con vincitori e perdenti, in particolari in regioni come i poli. In realtà, riferisce la Ashton, è che stiamo già assistendo ad aumenti delle popolazioni associati al riscaldamento degli oceani. Considerando un intervallo temporale di 50 anni potrebbero però entrare in gioco altri fattori  naturali ed antropogenici.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è 20230509_111622-1024x768.jpg

Biofouling, qual è l’influenza delle variazioni termiche sulla loro crescita? – photo credit andrea mucedola

Quale è l’importanza di questo studio?
Le comunità biologiche presenti sul fondo marino sono una parte vitale degli ecosistemi oceanici; sono la maggior parte della biodiversità negli oceani e forniscono importanti funzioni come il ciclo dei nutrienti, la cattura del carbonio e la fornitura di habitat. Essi forniscono cibo, biodiversità, resilienza al cambiamento, e sono influenzati in qualità e quantità dai cambiamenti.

Assemblaggi di pannelli, dopo 9 mesi in situ, che illustrano le comunità visibilmente distinte. Fotografie del punto finale di tutti i pannelli di controllo (in alto), + 1 ° C (al centro) e + 2 ° C (in basso). Ogni immagine mostra un’intera superficie di insediamento sperimentale (9,8 × 9,8 cm). Notare i due pannelli + 2 ° C in basso a destra, che appaiono in modo univoco disomogenei 

Risultati
La previsione delle risposte ai cambiamenti climatici rimane una delle maggiori sfide nell’ecologia globale. I dati degli effetti sull’ambiente biologico marino sono limitati perché provengono in larga misura da esperimenti che utilizzano un numero limitato di specie, Dei mesocosmi le cui condizioni interne sono innaturali e basati con studi di correlazione a lungo termine su raccolte storiche.

Fenestrulina rugula

L’osservazione delle modificazioni locali con quasi il raddoppio dei tassi di crescita della vita sul fondale antartico sono molto importanti. Gli aumenti di crescita superano di gran lunga quelli attesi dai rapporti di temperatura biologica stabiliti più di 100 anni fa da Arrhenius. Questi aumenti di crescita hanno portato a una singola specie pionieristica “r-strategista” (il briozoo Fenestrulina rugula) che dominava la copertura spaziale del fondo marino e guidava una riduzione della diversità e dell’equità generale. Al contrario, a 2 °C l’aumento produceva risposte divergenti attraverso la crescita delle specie, risultando in una maggiore variabilità nell’assemblaggio.

Diverse risposte al tasso di crescita tra le specie sono state osservate nei tre trattamenti: controllo, + 1 ° C  e + 2 ° C (A) Area coperta dal briozoo spazialmente dominante (Fenestrulina rugula) e spirorbide (Romanchella perrieri) sotto trattamenti di riscaldamento e controllo. I dati mostrano la gamma media e interquartile della superficie del pannello coperta da una singola colonia (in alto) o individuale (in basso). Lettere diverse indicano aree significativamente diverse per età (F (1,9) con p <0,01). (B) Risposta del tasso di crescita di sei specie spazialmente dominanti ai trattamenti di riscaldamento. I dati sono i tassi di crescita individuali (spirorbide policheti) o delle colonie (briozoi) rispetto al campionamento precedente [calcolato come (raggio a T2 – raggio a T1) / (T2 – T1) mm d − 1]. periodo di analisi stagione estiva 2014/2015 in Antartide. da studio citato

Dopo nove mesi in situ, la composizione spaziale delle specie era significativamente diversa con un 1 °C di riscaldamento rispetto ai controlli. Complessivamente, sono stati identificati 23 taxa sui pannelli, con accumuli di specie dominati da briozoi e policheti spirorbidi, ma anche da ascidie, idroidi e spugne. Otto taxa hanno colonizzato tutti i pannelli. Le specie hanno risposto in modo diverso ai trattamenti nelle metriche di assemblaggio. Ad esempio, le risposte di copertura percentuale incluse aumentano con 1 °C di riscaldamento ma meno con 2 °C di riscaldamento. L’indice più elevato di valori di dispersione multivariata (IMD) ha rivelato che la distribuzione spaziale sui pannelli utilizzati per l‘esperimento erano più simili tra loro rispetto a quelli di entrambi i trattamenti riscaldati ovvero  le distribuzioni in entrambi i trattamenti erano più variabili.

(A) Indici sulla diversità delle comunità del panel di biofouling. I dati mostrano la gamma media e interquartile di tre misure di diversità (ricchezza delle specie, indice di diversità di Simpson e indice di uniformità di Pielou) calcolate usando la percentuale di copertura come abbondanza; i pannelli a destra hanno l’abbondanza di Fenestrulina rugula esclusa dai calcoli. Le lettere descrivono differenze significative tra i trattamenti quando tutte le specie sono state incluse nelle analisi (p <0,05, Kruskal-Wallis con il post hoc di Tukey); nessuna differenza era significativa quando i dati di F. rugula erano esclusi (p> 0,05). (B) Diagramma di ridimensionamento multidimensionale non metrico (nMDS) che illustra le differenze nella composizione delle specie di assemblaggi che reclutano su pannelli dopo 9 mesi in situ. Gli assemblaggi di biofouling stabiliti su pannelli riscaldati (+ 1 ° C) erano significativamente diversi da quelli sui pannelli di controllo (p = 0,029), mentre anche gli assemblaggi su pannelli riscaldati di un ulteriore grado (+ 2 ° C) erano diversi, ma non significativamente (p = 0,057; C). (C) Porzioni di spazio vuoto e tre occupanti dello spazio superiore che contribuiscono alla somiglianza delle composizioni comunitarie all’interno dei trattamenti. da studio citato

La percentuale di copertura sui pannelli posti sul fondo variava considerevolmente, tra il 20% e l’80%. I pannelli di controllo erano più scarsamente coperti (media = 39%), mentre i pannelli nel trattamento + 1 °C avevano la copertura più alta (media = 68%). Considerando il costante l’aumento delle temperature dei mari queste variazioni possono essere importanti per valutare il futuro delle specie marine bentoniche. Si rimanda allo studio originale per maggiori dettagli

 

Riferimenti
Autori: Gail V. Ashton, Simon A. Morley, David K.A. Barnes, Melody S. Clark, Lloyd S. Peck
email: ashtong@si.edu (G.V.A.), smor@bas.ac.uk (S.A.M.)
Ashton et al., 2017, Current Biology 27, 2698–2705
September 11, 2017 Published by Elsevier Ltd.  

 

Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo

 

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