I laghi del mondo perdono rapidamente ossigeno

I livelli di ossigeno nei laghi d'acqua dolce temperati del mondo stanno diminuendo rapidamente, più velocemente che negli oceani, una tendenza guidata in gran parte dai cambiamenti climatici che minacciano la biodiversità delle acque dolci e la qualità dell'acqua potabile.

La concentrazione di ossigeno disciolto nei sistemi acquatici aiuta a regolare la biodiversità, la biogeochimica dei nutrienti, le emissioni di gas serra e la qualità dell'acqua potabile. Il declino a lungo termine delle concentrazioni di ossigeno disciolto nelle acque costiere e oceaniche è stato collegato al riscaldamento climatico e all'attività umana, ma si sa poco dei cambiamenti nelle concentrazioni di ossigeno disciolto nei laghi. Sebbene la solubilità dell'ossigeno disciolto diminuisca con l'aumento della temperatura dell'acqua, le traiettorie dei laghi a lungo termine sono difficili da prevedere. Le perdite di ossigeno nei laghi che si riscaldano possono essere amplificate da una maggiore decomposizione e da una più forte stratificazione termica oppure l'ossigeno può aumentare come risultato di una maggiore produzione primaria.

Una ricerca pubblicata su Nature (1) ha scoperto che i livelli di ossigeno nei laghi esaminati in tutta la zona temperata sono diminuiti del 5,5% in superficie e del 18,6% nelle acque profonde dal 1980. Nel frattempo, in un ampio sottoinsieme di laghi per lo più inquinati da sostanze nutritive, i livelli di ossigeno in superficie sono aumentati man mano che le temperature dell'acqua hanno superato una soglia favorendo i cianobatteri, che possono creare tossine quando fioriscono sotto forma di fioriture algali dannose.

«Tutta la vita complessa dipende dall'ossigeno. È il sistema di supporto per le reti alimentari acquatiche. E quando inizi a perdere ossigeno, hai il potenziale per perdere specie», ha affermato il dottor Kevin Rose, (2) autore e professore al Rensselaer Polytechnic Institute. «I laghi stanno perdendo ossigeno 2,75-9,3 volte più velocemente degli oceani, un declino che avrà impatti su tutto l'ecosistema».

I ricercatori hanno analizzato un totale combinato di oltre 45.000 profili di ossigeno disciolto e temperatura raccolti dal 1941 in quasi 400 laghi in tutto il mondo. La maggior parte delle registrazioni a lungo termine sono state raccolte nella zona temperata, che si estende da 23 a 66 gradi di latitudine nord e sud. Oltre alla biodiversità, la concentrazione di ossigeno disciolto negli ecosistemi acquatici influenza le emissioni di gas serra, la biogeochimica dei nutrienti e, in definitiva, la salute umana.

Sebbene i laghi costituiscano solo circa il 3% della superficie terrestre della Terra, contengono una concentrazione sproporzionata della biodiversità del pianeta. L'autore principale Stephen F. Jane, (3) che ha completato il suo dottorato di ricerca con il dottor Rose, ha affermato che i cambiamenti riguardano sia per il loro potenziale impatto sugli ecosistemi di acqua dolce, sia per ciò che suggeriscono sul cambiamento ambientale in generale.

«I laghi sono indicatori o 'sentinelle' del cambiamento ambientale e potenziali minacce all'ambiente perché rispondono ai segnali provenienti dal paesaggio e dall'atmosfera circostanti. Abbiamo scoperto che questi sistemi sproporzionatamente più ricchi di biodiversità stanno cambiando rapidamente, indicando la misura in cui i cambiamenti atmosferici in corso hanno ecosistemi già colpiti», ha detto il dottor Stephen F. Jane.

Sebbene le perdite diffuse di ossigeno disciolto nei laghi studiati siano legate ai cambiamenti climatici, il percorso tra il riscaldamento del clima e il cambiamento dei livelli di ossigeno nelle acque dolci è guidato da diversi meccanismi tra acque superficiali e profonde.

La deossigenazione delle acque superficiali è stata guidata principalmente dal percorso più diretto: la fisica. Poiché le temperature delle acque superficiali sono aumentate di 0,38 gradi centigradi per decennio, le concentrazioni di ossigeno disciolto nell'acqua superficiale sono diminuite di 0,11 milligrammi per litro per decennio.

«La saturazione di ossigeno, o la quantità di ossigeno che l'acqua può contenere, diminuisce con l'aumento della temperatura. Questa è una relazione fisica nota e spiega la maggior parte della tendenza dell'ossigeno superficiale che vediamo», ha detto Kevin Rose.

Tuttavia, alcuni laghi hanno sperimentato contemporaneamente un aumento delle concentrazioni di ossigeno disciolto e delle temperature di riscaldamento. Questi laghi tendevano ad essere più inquinati con il deflusso ricco di sostanze nutritive da bacini idrici agricoli e sviluppati e hanno alte concentrazioni di clorofilla. Sebbene lo studio non abbia incluso misurazioni tassonomiche del fitoplancton, le temperature calde e l'elevato contenuto di nutrienti favoriscono la fioritura dei cianobatteri, la cui fotosintesi è nota per causare la sovrasaturazione dell'ossigeno disciolto nelle acque superficiali.

Secondo il dottor Kevin Rose, «Il fatto che stiamo assistendo a un aumento dell'ossigeno disciolto in quei tipi di laghi è potenzialmente un indicatore di aumenti diffusi delle fioriture algali, alcune delle quali producono tossine e sono dannose. In assenza di dati tassonomici, tuttavia, non possiamo dirlo in modo definitivo, ma nient'altro di cui siamo a conoscenza può spiegare questo schema».

La perdita di ossigeno nelle acque più profonde, dove le temperature dell'acqua sono rimaste sostanzialmente stabili, segue un percorso più complesso molto probabilmente legato all'aumento delle temperature delle acque superficiali e ad un periodo caldo più lungo ogni anno. Il riscaldamento delle acque superficiali combinato con temperature stabili delle acque profonde significa che la differenza di densità tra questi strati, nota come “stratificazione”, è in aumento. Più è forte questa stratificazione, meno è probabile che si verifichi una miscelazione tra gli strati. Il risultato è che l'ossigeno nelle acque profonde ha meno probabilità di essere rifornito durante la calda stagione stratificata, poiché l'ossigenazione di solito deriva da processi che si verificano vicino alla superficie dell'acqua.

«L'aumento della stratificazione rende più difficile e meno frequente la miscelazione o il rinnovo dell'ossigeno dall'atmosfera alle acque profonde, e di conseguenza l'ossigeno disciolto nelle acque profonde diminuisce», ha affermato il dottor Rose. Le perdite di limpidezza dell'acqua sono state anche associate a perdite di ossigeno disciolto in acque profonde in alcuni laghi. Tuttavia, non c'è stato un declino generale della chiarezza tra i laghi.

Le concentrazioni di ossigeno regolano molte altre caratteristiche della qualità dell'acqua. Quando i livelli di ossigeno diminuiscono, i batteri che prosperano in ambienti privi di ossigeno, come quelli che producono il potente gas serra metano, iniziano a proliferare. Ciò suggerisce il potenziale che i laghi rilasciano maggiori quantità di metano nell'atmosfera a causa della perdita di ossigeno. Inoltre, i sedimenti rilasciano più fosforo in condizioni di scarso ossigeno, aggiungendo nutrienti alle acque già stressate.

«La ricerca in corso ha dimostrato che i livelli di ossigeno stanno diminuendo rapidamente negli oceani del mondo. Questo studio ora dimostra che il problema è ancora più grave nelle acque dolci, minacciando le nostre riserve di acqua potabile e il delicato equilibrio che consente ai complessi ecosistemi di acqua dolce di prosperare», ha affermato il dottor Curt Breneman, (4) preside della Scuola di Scienze. «Speriamo che questa scoperta dia maggiore urgenza agli sforzi per affrontare gli effetti progressivamente dannosi del cambiamento climatico».

“Widespread deoxygenation of temperate lakes” (Deossigenazione diffusa dei laghi temperati) è stato pubblicato con il sostegno della National Science Foundation. Ai ricercatori Rose e Jane si sono uniti dozzine di collaboratori di GLEON, il Global Lake Ecological Observatory Network, e con sede in università, società di consulenza ambientale e agenzie governative di tutto il mondo.

Informazioni sul Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)

Fondato nel 1824, il Rensselaer Polytechnic Institute è la prima università americana di ricerca tecnologica. Rensselaer comprende cinque scuole, 32 centri di ricerca, più di 145 programmi accademici e una comunità dinamica composta da oltre 7.900 studenti e oltre 100.000 alunni viventi. La facoltà e gli alunni di Rensselaer includono più di 145 membri della National Academy, sei membri della National Inventors Hall of Fame, sei vincitori della National Medal of Technology, cinque vincitori della National Medal of Science e un vincitore del premio Nobel per la fisica. Con quasi 200 anni di esperienza nell'avanzamento delle conoscenze scientifiche e tecnologiche, Rensselaer rimane concentrato sull'affrontare le sfide globali con uno spirito di ingegnosità e collaborazione. (5)

Riferimenti:

(1) Widespread deoxygenation of temperate lakes

(2) Kevin Rose

(3) Stephen F. Jane

(4) Curt Breneman

(5) Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)

Descrizione foto: I livelli di ossigeno nei laghi d'acqua dolce temperati del mondo stanno diminuendo più velocemente che negli oceani. - Credit: Gretchen Hansen, University of Minnesota.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: World’s Lakes Losing Oxygen Rapidly as Planet Warms