Le masse d'acqua formano il pico

Oct 16, 2023

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 64 (2023) Citare questo articolo

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Gli oceani polari appartengono agli ambienti più produttivi e in rapido cambiamento, ma la nostra comprensione di questo fragile ecosistema rimane limitata. Qui presentiamo un'analisi di una serie unica di campioni di metabarcoding del DNA provenienti dal Mare di Weddell occidentale campionati attraverso l'intera colonna d'acqua e attraverso cinque masse d'acqua con caratteristiche diverse e origine diversa. Ci concentriamo sui fattori che influenzano la distribuzione dei pico-nano eucarioti planctonici e osserviamo una successione ecologica di comunità eucariotiche man mano che le masse d'acqua si allontanano dalla superficie e man mano che l'ossigeno si esaurisce con il tempo. All'inizio di questa successione, nella zona fotica, alghe, batteriovori e predatori di piccoli eucarioti dominano la comunità, mentre un'altra comunità si sviluppa man mano che l'acqua scende più in profondità, composta principalmente da parassitoidi (sindini), predatori del mesoplancton (radiolari) e diplonemidi. La distribuzione fortemente correlata di sindiniani e diplonemidi lungo la profondità e i gradienti di ossigeno suggerisce il loro stretto legame ecologico e ci avvicina alla comprensione del ruolo biologico di quest’ultimo gruppo nell’ecosistema oceanico.

I protisti eterotrofi sono una componente vitale del plancton dell'oceano in tutta la colonna d'acqua1,2,3. Anche nello strato fotico sono più diversificati e abbondanti rispetto ai produttori eucariotici primari4. La loro distribuzione è influenzata principalmente da una combinazione di fattori abiotici (tra cui la temperatura e la concentrazione di ossigeno sono i più importanti) e di interazioni biotiche5. Le comunità di protisti marini sono ora attivamente mappate mediante grandi progetti di metabarcoding4,5,6,7,8,9,10,11,12, ma questi si concentrano principalmente sulle regioni tropicali e temperate e sull'oceano illuminato dal sole, dove la maggior parte dei protisti marini avviene la produttività dell'oceano. Sebbene gli oceani polari appartengano a uno degli ecosistemi più produttivi e in rapido cambiamento sulla Terra13, l’Oceano Australe rimane scarsamente rappresentato in queste ampie indagini sui protisti marini. Con l'eccezione di un singolo studio su piccola scala che ha esaminato i protisti in diverse masse d'acqua dell'oceano profondo14, la maggior parte degli studi sui protisti nell'Oceano Antartico si sono concentrati sullo strato fotico15,16,17,18,19,20,21. Date le condizioni uniche durante l’inverno polare, è ragionevole supporre che lo stile di vita eterotrofo sia di particolare importanza nell’ambiente polare. L'oceano oscuro, vale a dire gli strati mesopelagici (200–1000 m) e batipelagici (1000–4000 m) che formano di gran lunga il bioma più voluminoso sulla Terra, è generalmente scarsamente coperto dalle indagini di metabarcoding6,7,9,11. A nostra conoscenza, gli studi che indagano dettagliatamente la stratificazione profonda delle comunità in tutti i gruppi protisti rilevanti sono rari, e tali studi che riportano campioni provenienti dall’Oceano Antartico sono inesistenti. Pertanto, abbiamo mirato a colmare questa lacuna.

Il Mare di Weddell ospita una nota caratteristica oceanografica, il Weddell Gyre. La formazione/scioglimento del ghiaccio marino e lo scioglimento del ghiaccio della piattaforma creano condizioni specifiche che rendono questa regione il sito più importante per la formazione di acque profonde e di fondo per l’intero emisfero meridionale, e uno dei pochi luoghi simili in tutto il mondo. Questa è anche una regione cruciale dell’oceano dove avviene lo scambio di gas tra l’oceano e l’atmosfera, che influenza i livelli di ossigeno e anidride carbonica nelle profondità dell’oceano (sotto i 200 m) molto più a nord22.

Di seguito forniamo una panoramica delle masse d’acqua del Mare di Weddell rilevanti per il nostro lavoro, attingendo a informazioni pubblicate altrove22,23,24,25. L'acqua superficiale (SuW) proveniente da una profondità inferiore a 100 m è influenzata dallo scioglimento del ghiaccio marino nelle regioni di mare aperto in estate e pertanto presenta una bassa salinità, una temperatura fredda inferiore a 0 °C e un'elevata concentrazione di ossigeno dovuta allo scambio di gas tra l'oceano e l'atmosfera. A profondità comprese tra 400 me 1600 m si trova la Warm Deep Water (WDW), caratterizzata da una temperatura superiore a 0 °C e una salinità superiore a 34,6. Il WDW circola in senso orario all'interno del Giro di Weddell e ha origine nelle acque profonde circumpolari (CDW) della Corrente Circumpolare Antartica che entra nel Giro di Weddell dal suo bordo orientale. Il CDW ha una temperatura e una salinità più elevate rispetto al WDW e, a sua volta, ha origine nelle acque profonde del Nord Atlantico (NADW). Pertanto, WDW ha una lunga storia di permanenza nelle profondità dell'oceano senza contatto con l'atmosfera e di conseguenza ha una bassa concentrazione di ossigeno. Stretta tra SuW e WDW c'è l'acqua profonda calda modificata (MWDW), che risulta dalla risalita del WDW e dalla miscelazione con SuW, in modo che la temperatura, la salinità e la concentrazione di ossigeno del MWDW siano intermedie tra quelle di WDW e SuW.