I metalli in traccia vitali, come il ferro o lo zinco, si depositano nei sedimenti delle profondità marine. Vengono persi per la vita sulla superficie del mare. Questo è ciò che pensavano i geochimici riguardo al ciclo dei micronutrienti nell’acqua marina. Ora i ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno scoperto che non è così.
Gli oceani sono pieni di vita. Le microscopiche alghe verdi, note come fitoplancton, svolgono un ruolo importante. Esse prosperano solo nella zona più alta e luminosa del mare. Come le piante terrestri, le alghe verdi utilizzano la luce solare come fonte di energia per accumulare materia organica dalla CO2 per la loro crescita con l’aiuto della fotosintesi.
Ciò significa che il fitoplancton lega circa la stessa quantità di carbonio di tutte le piante terrestri messe insieme ed è quindi un attore importante nel sistema climatico. Come le piante terrestri, anche il fitoplancton ha bisogno di altri elementi costitutivi vitali, oltre al carbonio, per prosperare: azoto e fosforo, ad esempio, ovvero gli elementi che vengono applicati ai terreni agricoli nei fertilizzanti, nonché vari metalli in tracce come ferro, zinco e rame. Questi ultimi, tuttavia, sono disponibili solo in piccole quantità nelle acque superficiali.
La vita ha bisogno di oligoelementi
Le ricerche ipotizzano che sia soprattutto un processo biologico a rimuovere questi importanti metalli dagli strati d’acqua inondati di luce: Quando le alghe muoiono, affondano negli strati più profondi dell’acqua insieme agli oligoelementi che hanno assorbito. Lì, le cellule delle alghe vengono decomposte dai batteri e i metalli vengono rilasciati nuovamente nell’acqua marina. Di conseguenza, gli oligoelementi di cui il fitoplancton ha bisogno per crescere e riprodursi mancano nelle acque superficiali inondate di luce. Tuttavia, per riavviare il ciclo di crescita e decadimento, gli oligoelementi devono tornare in superficie. Come ciò avvenga non è esattamente noto.
In un nuovo studio, i geochimici del Politecnico di Zurigo, guidati da Derek Vance, dimostrano che gran parte dei metalli disciolti nell’acqua di mare vengono rimossi rapidamente e in modo permanente dall’acqua di mare, ma non dal processo biologico, bensì da un altro: I metalli in tracce vengono incorporati in particelle solide di ossido di manganese. Queste precipitano dall’acqua di mare e scendono attraverso l’intera colonna d’acqua nei sedimenti del fondo marino profondo.
Le reazioni nel sedimento liberano i metalli
Ma non sono persi: i ricercatori dell’ETH hanno anche scoperto che nei pori dei sedimenti riempiti di acqua di mare avvengono reazioni chimiche. Queste liberano le tracce di metalli dagli ossidi solidi di manganese. Ferro, rame, cobalto e altri elementi si diffondono quindi nelle acque profonde. Questi, insieme ai micronutrienti, vengono restituiti alle acque superficiali dalla circolazione oceanica globale.
"Lo studio cambia la nostra visione della chimica oceanica e dei suoi effetti sulla biologia marina e sul clima", sottolinea Vance. Dimostra per la prima volta che questi micronutrienti non vengono persi in modo permanente, influenzando così in modo significativo la ricerca sull’acqua di mare e sui molti elementi cruciali per il funzionamento della biologia marina.
"Il fitoplancton è importante per il clima perché estrae la CO2 disciolta nell’acqua, la incorpora nella sua biomassa e la trasporta nelle profondità marine. In questo modo il contenuto di CO2 nell’atmosfera rimane più basso di quanto sarebbe senza queste minuscole alghe", sottolinea il professore dell’ETH. Da tempo si discute di stimolare la crescita del fitoplancton fertilizzandolo con ferro o altri nutrienti. In questo modo si dovrebbe rimuovere più CO2 dall’atmosfera e quindi migliorare il clima.
Capire meglio il clima
In realtà, il tasso di crescita del plancton vegetale dipende in larga misura dalla disponibilità di nutrienti disciolti e oligoelementi nell’acqua di mare, che sono molto scarsi nell’oceano superiore, inondato di luce. "Solo se comprendiamo come questi elementi vengono rimossi dall’oceano superiore e vi ritornano dalle profondità possiamo fare affermazioni significative sul clima passato, presente e futuro della Terra", afferma Vance.
Riferimenti bibliografici
Du J, Haley BA, McManus J, Blaser P, Rickli J, Vance D: Abyssal seafloor as a key driver of ocean trace-metal biogeochemical cycles, Nature (2025), doi: 10.1038/s41586-025-09038-3
