I cambiamenti climatici stanno alterando gli ecosistemi degli estuari


    Attraverso lo studio dei sedimenti della baia di Narragansett (USA), un team di ecologi dell’Università del Rhode Islands ha scoperto che le modificazioni climatiche degli ultimi anni hanno alterato la flora batterica dei sedimenti della baia, invertendo il bilancio del ciclo dell’azoto. Mentre prima funzionava come un filtro denitrificatore, l’estaurio si è ora trasformato in un produttore di nitrati. Se il processo dovesse essere riscontrato anche altrove, ne deriverebbero pesanti conseguenze per gli ecosistemi del mare aperto.

    Pubblicato con licenza n. 1747660624858 rilasciata da Nature Publishing Group il 14-7-07 a Pelucchi Bruna

    Un imponente carico di residui azotati, in particolare nitriti e nitrati, raggiunge quotidianamente gli oceani attraverso i fiumi. Si tratta in larga misura del risultato dell'impatto ambientale delle comunità umane, in termini di scarichi urbani, fertilizzanti, combustibili fossili e attività di allevamento.

    Gli estuari svolgono un ruolo importante nella depurazione naturale delle acque che giungono al mare. I sedimenti degli estuari e della piattaforma continentale contengono infatti batteri denitrificanti che riducono l'inquinamento da composti azotati e la conseguente eutrofizzazione.

    Per contro, essi non contribuiscono normalmente in modo significativo alla fissazione dell'azoto atmosferico, processo attraverso il quale l'azoto gassoso (N2), principale costituente dell'aria che respiriamo, viene converito in composti più facilmente utilizzabili dagli organismi viventi.

    [inline: 1= Immagine - 1 - Ciclo dell'azoto] Immagine - 1 - Rappresentazione schematica delle relazioni fra i diversi composti chimici attraverso i queli l'azoto si muove tra atmosfera, terreno ed organismi viventi. Si noti il vasto coinvolgimento dei batteri. ©http://commons.wikimedia.org/wiki/Pagina_principale

    Come conseguenza a livello degli estuari è normalmente presente un flusso netto di azoto che viene trasferito dalle acque, dove è disciolto sotto forma di nitriti (NO2-) e nitrati (NO3-), all'aria, dove si trova in forma gassosa.

    Nessuno aveva finora indagato gli effetti dei cambiamenti climatici sulla ecologia dei sistemi costali marini.

    Alcuni ricercatori della Graduate School of Oceanography, Università del Rhode Island, hanno monitorato i sedimenti della baia di Narragansett, presso Providence.

    Dai loro risultati, pubblicati sulla rivista Nature, emerge che i sedimenti dell'estuario si sono convertiti da consumatori a produttori di azoto.

    Le analisi di laboratorio e l'esame dei dati storici pregressi hanno rivelato che negli ultimi decenni si è verificata una diminuzione della produzione di clorofilla e del deposito di materiale organico sui fondali.

    Secondo gli scienziati all'origine vi sarebbe il riscaldamento globale che ha causato, a partire dal 1970, una perdita del ciclo di fioritura invernale-primaverile del fitoplancton e conseguentemente una diminuzione nella produzione di biomassa.

    [inline: 2= Immagine - 2 - La baia di Narragansett Bay] Immagine - 2 - La baia di Narragansett Bay si trova nello stato del Rhode Island, il più piccolo stato degli Usa. Sulla baia, che si apre sull’Oceano Atlantico, di affacciano le città di Providence, capitale dello stato, e Newport, famosa per ospitare l’accademia navale degli USA. ©2004 Matthew Trump - courtesy of NOAA.

    La fissazione del carbonio sarebbbe infatti calata del 40% negli ultimi 30 anni.

    Ma c'è di più.

    La riduzione del materiale organico disponibile avrebbe innescato una modifica della flora batterica presente nei sedimenti, penalizzando i batteri denitrificatori a vantaggio di quelli azoto-fissatori.

    Dallo scorso anno infatti si è cominciato ad osservare un drammatico calo della denitrificazione che era normalmente il processo dominante dei sedimenti dell'estuario e rimuoveva il 15-25% dei nitrati e nitriti presenti nelle acque.

    Come conseguenza non solo viene meno la funzione depuratrice dell'estuario ma esso stesso diventa un'ulteriore fonte di azoto, peggiorando l'impatto ambientale dell'uomo sugli ecosistemi marini.

    Questo studio è un esempio delle interazioni, complesse e non completamente note, esistenti fra clima ed ecosistemi.

    In assenza di una prudente pianificazione, l'impatto umano sull'ambiente può innescare, in una sorta di effetto domino, delle profonde alterazioni di cui purtroppo non siamo spesso in grado di prevedere le conseguenze.

    Il ciclo dell'azoto

    Il processo di azotofissazione consiste nella trasformazione dell'azoto molecolare (N2), abbondante nell'atmosfera ma relativamente inerte, in ammoniaca (NH3) che nel terreno si salifica producendo ioni ammonio (NH4+).

    I batteri responsabili dell'azotofissazione sono chiamati diazotropi e possono formare delle associazioni con alcune piante superiori.

    Le più note sono le simbiosi tra il Rhizobium e le Leguminose (ad esempio trifoglio, soia, fagioli, piselli).

    Esistono anche esempi di simbiosi tra microorganismi azoto-fissatori ed insetti (termiti).

    L'azoto ammonico può costituire il substrato per ulteriori ossidazioni:i batteri nitrificatori (Nitrosomonas, Nitrosococcus) trasformano gli ioni ammonio in ioni nitrito (NO3-); successivamente, i batteri nitratatori (Nitrobacter) ossidano i nitriti a nitrati (NO2-).

    I nitrati possono venire assimilati dalla piante ed utilizzati per la sintesi di amminoacidi (glutammato) o alcaloidi.

    Svariati microorganismi si occupano della decomposizione del materiale organico azotato nei fenomi putrefattivi produdendo ammoniaca (ammonificazione).

    In condizioni di buona disponibilità di ossigeno, l'ammoniaca, altamente tossica per la vita animale e vegetale, viene rimossa dall'ambiente attraverso il processo di nitrificazione che consiste nella ossidazione a nitriti prima, e nitrati poi.

    La presenza di elevate concentrazioni di nitrati nelle acque potabili rappresenta un rischio per la salute pubblica, sia perché è indice di un inquinamento organico, sia perché i nitrati, anche se non tossici come l'ammoniaca, possono compromettere la funzionalità della emoglobina, specie nei bambini piccoli, causando la metaemoglobinemia o sindrome del bambino blu.

    Negli ecosistemi acquatici un'eccessiva disponiblità di nitrati favorisce la proliferazione delle alghe che, sottraendo ossigeno alle altre specie vegetali, possono compromettere la equilibrio dell'ecosistemica acquatico.

    A questo fenomeno viene dato il nome di eutrofizzazione.

    Il processo di denitrificazione chiude il ciclo dell'azoto e contribuisce a mantenere sotto controllo la concentrazione dei nitrati: diversi microorganismi trasformano i nitrati ed i nitriti presenti nell'ambiente in NO (monossido d'azoto) e N2O (protossido di azoto) ed infine azoto molecolare (N2).

    Il processo di denitrificazione può avere luogo sia negli ecossitemi terrestri che in quelli marini ed in generale avvien preferenzialmente in ambienti poveri di ossigeno, poichè quest'ultimo potrebbe essere ridotto più facilmente dei composti azotati.

    Normalmente l'atmosfera è ricca di ossigeno per cui la denitrificazioni avviene solo in particolari tipi di terreni, nelle falde acquifere, nelle zone umide, in aree oceaniche poco ventilate e nei sedimenti marini.

    Bibliografia

    Fulweiler R.W., Nixon S.W., Buckley B.A. and Granger S.L., Reversal of the net denitrogen gas flux in coastal marine sediments, Nature, 448:180-182, 12 luglio 2007, doi:10.1038/nature05963

    F. J. Stevenson, Cycles of Soil: Carbon, Nitrogen, Phosphorus, Sulfur, Micronutrients, 2nd ed., 1999, Hoboken , NJ , John Wiley & Sons.

    Lilburn TG, Kim KS, Ostrom NE , Byzek KR, Leadbetter JR, Breznak JA., Nitrogen fixation by symbiotic and free-living spirochetes,Science,292(5526):2495-2498, 2001.

    Sitografia

    Graduate School of Oceanography at the University of Rhode Island www.gso.uri.edu/index_net_big.html Sito della Graduate School of Oceanography dell'Università del Rhode Island

    Nature.com www.nature.com/nature/index.html Sito della rivista Nature

    Narragansett Bay Home Page www.narrbay.org Sito web della Narragansett Bay

    World Biomes Aquatic www.worldbiomes.com/biomes_aquatic.htm Sito che offre una descrizione di base dei principali ecosistemi acquatici

    Missouri Botanical Garden www.mbgnet.net sito del Missouri Botanical Garden dedicati ai vari biomi del mondo

    Methemoglobinemia - From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Methemoglobinemia



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