C’è un legame tra il cambiamento climatico ed evoluzione biologica del fitoplancton
Quando le variazioni dell'orbita terrestre dettano l'evoluzione biologica
[3 Dicembre 2021]
I Coccolitoforidi sono microalghe che hanno la caratteristica è di formare intorno ai loro minuscoli piatti monocellulari di calcare, il coccoliti, le cui forme variano secondo le specie. Dopo la morte, i coccoliti sedimentano sui fondali marini chesono quindi archivi fedeli dei dettagli dell’evoluzione di questi minuscoli organismi. Il nuovo studio “Cyclic evolution of phytoplankton forced by changes in tropical seasonality”, pubblicato su Nature da un team guidato da scienziati del CNRS francese, dimostra che «Alcune variazioni dell’orbita terrestre hanno influenzato l’evoluzione di queste microalghe».
Per arrivare a questo risultato, sono state studiate mediante microscopia automatizzata e classificati per le specie – utilizzando l’intelligenza artificiale – non meno di 9 milioni di coccoliti che coprono un periodo di 2,8 milioni di anni e provenienti da diverse aree dei mari tropicali. I microscopi ottici automatizzati hanno catturato le immagini dalle quali sono state riconosciute le specie e misurate le loro dimensioni e il loro peso e che hanno rivelato la presenza di cicli della durata di 100.000 anni e 400.000 anni, che corrispondono a variazioni nella forma della rotazione della Terra attorno al sole, nota come eccentricità dell’orbita terrestre. Inaspettatamente, questi cicli non sono della stessa lunghezza di quelli seguiti dai cicli climatici globali e dalle glaciazioni negli ultimi 2,8 milioni di anni.
Il problema è che per la loro abbondanza e distribuzione globale, questi organismi sono responsabili della metà del calcare (carbonato di calcio, in parte composto da carbonio) prodotto negli oceani e quindi svolgono un ruolo importante nel ciclo del carbonio e nella chimica degli oceani. I ricercatori fanno notare che «E’ quindi probabile che l’abbondanza ciclica di queste macchine per la produzione di calcare abbia svolto un ruolo nel antichi climi e possono spiegare le variazioni climatiche rimaste fino a qui misteriose all’interno di periodi caldi. In altre parole, in assenza di ghiaccio, l’evoluzione biologica delle microalghe avrebbe potuto dare il tempo ai climi. Un’ipotesi è ancora da confermare».
Gli scienziati hanno a lungo pensato che gli effetti dei cambiamenti climatici su piante, animali e altri organismi avvengano in cicli, che si invertono quando ogni ciclo è completato, cancellando così ogni piccolo cambiamento evolutivo durante ogni ciclo. Al contrario, i cambiamenti evolutivi, come noto dai reperti fossili, sono tendenze non cicliche che si verificano nel corso di milioni di anni. Ma il nuovo studio dimostra che i cicli evolutivi nei coccolitofori sono attribuiti a cambiamenti nella stagionalità tropicale legati ai cambiamenti nell’orbita terrestre che si verificano circa ogni 400.000 anni e questo potrebbe anche offrire una nuova comprensione delle variazioni di circa 400.000 anni nelle registrazioni del ciclo del carbonio degli oceani.
Uno degli autori dello studio, Yair Rosenthal, professore illustre del Department of marine and coastal sciences, ed Earth and planetary sciences alla Rutgers State University of New Jersey-New Brunswick, sottolinea che «La produzione di carbonato di calcio da parte di queste prolifiche specie di coccolitofori ha probabilmente avuto un impatto sulla chimica dell’acqua di mare e sul ciclo del carbonio oceanico, il che a sua volta potrebbe avere conseguenze significative per il clima terrestre attraverso l’influenza dell’oceano sulla concentrazione di anidride carbonica atmosferica».
Il principale autore dello studio, Luc Beaufort dell’Aix-Marseille Universitè, CNRS, IRD, INRAE, CEREGE, evidenzia che «I cicli di eccentricità hanno molteplici effetti sulla terra. Uno degli effetti poco conosciuti è la comparsa periodica delle stagioni all’equatore. Al momento, quando la Terra segue un’orbita quasi circolare, l’equatore subisce un cambiamento molto debole nelle stagioni, ma quando l’orbita è eccentrica e ha la forma più simile a un’ellisse che a un cerchio, i cambiamenti stagionali nelle regioni tropicali diventano più forti».
«Così – spiegano al CNRS – quando l’orbita è quasi circolare, come attualmente (detta a bassa eccentricità ) la zona equatoriale presenta stagioni poco distinte e delle specie meno specializzate predominano allora su tutti gli oceani. Viceversa, quando l’eccentricità aumenta e le stagioni all’equatore sono più marcate, i coccolitoforidi si diversificano in molte specie specializzate, ma che collettivamente producono meno calcare».
Questo effetto sulla stagionalità tropicale è diverso dalla causa della stagionalità a latitudini più elevate, che è determinata principalmente dall’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre.
Un’altra autrice dello studio, Clara Bolton dell’Aix-Marseille Universitè, CNRS, IRD, INRAE, CEREGE, conclude: «Abbiamo modellato gli effetti del cambiamento della stagionalità guidato dall’eccentricità nell’oceano tropicale, dimostrando che gli effetti sugli ecosistemi marini sono significativi e potrebbero spiegare l’adattamento dei coccolitofori a nuove nicchie create da queste condizioni stagionali cicliche».