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La preziosa eredità della spedizione dell’HMS Challenger per valutare l’acidificazione degli oceani

tempo di lettura: 5 minuti

livello elementare
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ARGOMENTO: STORIA DELLA NAVIGAZIONE
PERIODO: XIX SECOLO
AREA: RICERCA
parole chiave: HMS Challenger, foraminiferi, acidificazione degli oceani
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Una spedizione alla scoperta degli oceani
Tutto ebbe inizio nel 1868, quando il naturalista britannico William B. Carpenter e Sir Charles Wyville Thomson, professore di storia naturale all’Università di Edimburgo convinsero la Royal Society di Londra a sponsorizzare un lungo viaggio di esplorazione attraverso gli oceani del globo. Finalmente nel 1872 la Royal Society di Londra ottenne l’uso dell’HSM Challenger dalla Royal Navy. La nave fu modificata per lavori scientifici con laboratori separati di storia naturale e chimica. Per poter far spazio alle strumentazioni furono rimossi 15 dei 17 cannoni di bordo. Il Challenger, nonostante fosse dotato di motori a vapore, utilizzò principalmente la potenza velica durante la spedizione mentre il motore veniva usato solo per alimentare la draga. Di fatto prima della missione fu caricata all’inverosimile di contenitori per i campioni, recipienti di alcool per la conservazione degli esemplari raccolti, strumenti scientifici e microscopi, reti da traino e di dragaggio, e dispositivi per raccogliere sedimenti dal fondo del mare.  In tutto, furono imbarcati oltre 290 chilometri di funi di canapa italiana per misurare le profondità abissali. Si è stimato che la missione costò all’epoca oltre £ 200.000 – circa 10 milioni di euro attuali.

La spedizione fu guidata dal capitano George Nares e il lavoro scientifico fu condotto da Wyville Thomson assistito da Sir John Murray, John Young Buchanan, Henry Nottidge Moseley e il naturalista tedesco Rudolf von Willemoes-Suhm. L’equipaggio iniziale della nave consisteva in 21 ufficiali e circa 216 membri dell’equipaggio, numero che si ridusse alla fine del viaggio a 144 a causa di morti, diserzioni e del personale lasciato a terra per vari motivi. 

Tra i personaggi più significativi va ricordato Sir John Murray che sviluppò un dispositivo all’epoca pionieristico in grado di registrare la temperatura dell’oceano a grandi profondità. Inizialmente Murray si unì all’equipaggio come naturalista ma, durante il viaggio, collaborò direttamente alla ricerca oceanografica, effettuando la raccolta di campioni marini e il miglioramento e affinamento dei metodi di impiego della strumentazione marina. Dopo la morte di Thomson nel 1882, John Murray divenne direttore e curò il Challenger Expedition Reports, vera testimonianza di quella straordinaria missione.

le rotte di H.M.S. Challenger dal 1872 al maggio 1876 incisa da Malby & Sons nel 1900

Durante il suo viaggio di 68.890 miglia nautiche, circumnavigando il globo, furono effettuati 492 sondaggi di acque profonde, 133 draghe di fondo, 151 raccolte con reti da traino in acque libere e 263 osservazioni di temperatura dell’acqua. Una spedizione di successo che portò alla scoperta di circa 4.717 nuove specie di vita marina. Una missione straordinaria i cui risultati hanno ancora oggi una valenza scientifica. Ad esempio la raccolta dei foraminiferi planctonici fa parte della collezione storica del Museo di storia naturale di Londra. La loro importanza come strumento per la ricostruzione paleoclimatica è stata riconosciuta all’inizio della storia dell’oceanografia.

 

I campioni raccolti quasi 150 anni fa offrono oggi una straordinaria opportunità per comprendere gli effetti di una delle domande più urgenti del nostro tempo per quanto riguarda un importante cambiamento ambientale: l’acidificazione degli oceani.

Immagini SEM di campioni selezionati di foraminiferi planctonici; (i) T. trilobus (Tara oceans), (j) G. ruber (Tara), (k) G. ruber (Challenger), (l) G. bulloides (Challenger), (m, n) G.  ruber test rotti per evidenziarne la tessitura  (Tara), (o,p) G. ruber (Challenger) da Fox et al., 2020.

L’aiuto deriva dal confronto dei dati raccolti dall’HMS Challenger sui foraminiferi planctonici con quelli recenti della missione della Tara oceans. I foraminiferi fanno parte dello zooplancton marino e possiedono una conchiglia composta da calcite. Possiedono strutture interne e diversi schemi di disposizione della camera con perforazioni e una varietà di ornamenti di superficie come coni, creste corte o spine.

Nano-CT ricostruzioni e misure di Neogloboquadrina dutertrei dalla missione del Tara oceans (a–c), e da quella del Challenger (d–f). da Fox et al., 2020.

I loro gusci assorbono segnali chimici dall’acqua di mare, in particolare isotopi di ossigeno e carbonio. Nel corso di milioni di anni, dopo la loro morte, questi scheletri si accumulano nell’oceano profondo per diventare un componente importante dei sedimenti di origine profonda biogenici. Confrontando i campioni di sedimenti dell’HMS Challenger Expedition (1872–1876) con il recente materiale di spedizione Tara Oceans (2009–2016), i ricercatori hanno scoperto che la composizione dei foraminiferi planctonici è cambiata significativamente dal periodo preindustriale ed hanno rivelato che tutti gli esemplari più recenti hanno gusci più sottili fino al 76% rispetto alle loro controparti di oltre cento anni fa.

Cosa significa?
Queste misurazioni confermano gli effetti dell’acidificazione degli oceani che influenza le dinamiche biogeochimiche di carbonato di calcio, carbonio organico, azoto e fosforo e interferisce con una serie di processi tra cui la crescita, calcificazione, sviluppo, riproduzione e comportamento di una vasta gamma di organismi marini planctonici come i foraminiferi, echinodermi, coralli e alghe coralline. Un fenomeno impattante che abbiamo visto dovuto a numerosi fattori come le differenti temperature legate al Nino. Ma non solo. L’acidificazione degli oceani può essere intensificata anche dagli effetti del riscaldamento globale, innescando un pericoloso circuito di feedback che porterebbe alla morte di ampie regioni marine.

Storia delle variazioni del pH sull’Arlington Reef sulla costa NE dell’Australia. Adattato da Wei et al. (2009)

Dalla rivoluzione industriale il pH all’interno della superficie dell’oceano è diminuito di almeno lo 0,1 del pH in alcune zone ma si prevede che potrebbe diminuire di oltre 0,2 – 0,3 unità aggiuntive entro la fine del secolo. Nei prossimi decenni, se il rate  in crescita non si fermerà, i cicli biogeochimici e gli ecosistemi dell’oceano saranno sempre più stressati dal riscaldamento, dall’acidificazione e dalla conseguente perdita di ossigenazione degli oceani. Fenomeni che possono essere reversibili ma con tempi lunghissimi, inaccettabili per la sopravvivenza della biodiversità marina. 

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