Blog

Apr 19, 2024

Differenze nella chimica dei carbonati

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 11589 (2023) Cita questo articolo 861 accessi 12 dettagli sulle metriche altmetriche Con proiezioni climatiche che mettono in dubbio la futura sopravvivenza dei coralli duri e

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11589 (2023) Citare questo articolo

861 accessi

12 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Con le proiezioni climatiche che mettono in discussione la futura sopravvivenza dei coralli duri e il loro dominio come costruttori di barriere coralline tropicali, è fondamentale comprendere la capacità di adattamento dei coralli ai cambiamenti climatici in corso. La mediazione biologica della chimica dei carbonati del fluido calcificante dei coralli è una componente fondamentale per valutare la risposta dei coralli alle minacce globali. La spedizione Tara Pacific (2016-2018) ha offerto l’opportunità di studiare i modelli di calcificazione nei coralli esistenti in tutto l’Oceano Pacifico. Carote provenienti da colonie dei massicci generi Porites e Diploastrea sono state raccolte da diversi ambienti per valutare i parametri di calcificazione dei coralli costruttori di barriere coralline a vita lunga. A livello di bacino dell’Oceano Pacifico, mostriamo che entrambi i generi regolano sistematicamente il pH del fluido calcificante e il carbonio inorganico disciolto per ottenere un’efficiente precipitazione scheletrica. Tuttavia, mentre i coralli Porites aumentano lo stato di saturazione dell’aragonite del fluido calcificante (Ωcf) a temperature più elevate per migliorare la loro capacità di calcificazione, i Diploastrea mostrano un Ωcf omeostatico costante attraverso il gradiente di temperatura del Pacifico. Pertanto, la misura in cui Diploastrea risponde al riscaldamento e/o all’acidificazione degli oceani non è chiara e merita ulteriore attenzione se ciò sia benefico o dannoso per la futura sopravvivenza di questo genere di coralli.

Il riscaldamento e l’acidificazione degli oceani minacciano la salute e la sopravvivenza delle barriere coralline tropicali1,2,3. Le proiezioni basate su possibili scenari climatici futuri vanno da un declino significativo alla completa scomparsa delle barriere coralline entro il 2100 (Rapporto speciale IPCC, 2018—“Global Warming of 1.5 °C; Rapporto speciale IPCC, 2019—Ocean and Cryosphere in a Changing Climate” ). Per più di un secolo, le crescenti emissioni di CO24 di origine antropica e di altri gas serra hanno causato un aumento della temperatura degli oceani poco profondi di 0,3–0,6 °C e una diminuzione del pH di circa 0,1 unità (ovvero, acidificazione degli oceani, OA)5. Allo stesso tempo, la concentrazione di ioni carbonato (CO32−) e lo stato di saturazione dell'aragonite (Ω) nell'oceano superficiale sono diminuiti di circa il 16%6,7. A seconda dello scenario specifico delle emissioni di CO28, i modelli prevedono un aumento della temperatura di diversi gradi e un ulteriore calo del pH dell’acqua di mare (pHsw) di 0,14–0,43 entro il 21006,9. Tutto ciò potrebbe avere gravi implicazioni per la formazione di aragonite nei coralli duri, compreso un calo del tasso di calcificazione e della densità scheletrica9,10,11,12. Diversi studi hanno dimostrato che i coralli scleractiniani (aragoniti) hanno una capacità adattativa di mantenere la calcificazione in condizioni ambientali sfavorevoli13,14,15. Precipitano il loro carbonato di calcio in modo biologicamente controllato all'interno di uno spazio semiisolato, noto come fluido calcificante extracellulare (cfr), situato tra lo scheletro e l'epitelio calicoblastico16. I coralli hanno sviluppato meccanismi biologici per concentrare attivamente il carbonio inorganico disciolto (DIC) nel cf e rimuovere i protoni (cioè aumentare il pHcf rispetto all'acqua di mare ambientale). Ciò sposta l’equilibrio DIC a favore di [CO32−], consentendo così al corallo di raggiungere valori Ωcf più elevati. In particolare, aumentando la chimica del carbonato cf, i coralli raggiungono livelli di saturazione dell'aragonite da 4 a 6 volte superiori a quelli dell'acqua di mare15,17,18, che promuove la precipitazione di CaCO3. Inoltre, recenti studi intra-colonia del genere Porites hanno suggerito che la chimica del carbonato cf varia stagionalmente, con tali variazioni regolate da una combinazione di fattori ambientali (ad esempio, luce, temperatura, nutrienti) e processi metabolici (ad esempio, carbonio metabolico dalla fotosintesi simbiotica )19,20,21,22,23.

Abbiamo studiato la chimica dei carbonati del fluido calcificante di due generi di coralli massicci e longevi (Porites e Diploastrea) per identificare differenze e somiglianze tra taxa in condizioni climatiche e idrologiche identiche. Questi generi di coralli, prevalenti costruttori di barriere coralline dell'Oceano Pacifico24, sono stati presi di mira a causa della loro ampia distribuzione latitudinale, longevità (dell'ordine di secoli) e grande potenziale come archivi paleoceanografici. Mentre Porites è noto per essere tra i coralli più resistenti25,26,27, si sa meno del genere Diploastrea per quanto riguarda la sua tolleranza allo stress. In questo studio, abbiamo confrontato la calcificazione e la sovraregolazione della chimica dei carbonati dei coralli Diploastrea heliopora e Porites provenienti da una vasta gamma di ambienti. Per questo, abbiamo analizzato la geochimica scheletrica e i parametri di crescita di 39 colonie di Porites (n = 33) e Diploastrea (n = 6) raccolte attraverso l'Oceano Pacifico tropicale durante la spedizione Tara Pacific (2016-2018). I coralli raccolti rappresentano una serie di nuclei esposti a varie condizioni idrologiche di temperatura dell'acqua di mare (SST: 22,4–29,8 °C), salinità (SSS: 31,5–36,1) e chimica dei carbonati (scala totale pHsw: 8,01–8,09) (Fig. 1, Tabella S1, S2). La composizione chimica media del fluido calcificante (pHcf, [CO32−]cf, DICcf, Ωcf) è stata derivata dall'isotopo di boro accoppiato (δ11B) e dalle analisi B/Ca di campioni core-top corrispondenti agli ultimi 6 anni di crescita (2010 –2016; Metodi). Sulla base di questi dati, abbiamo valutato l’impatto delle proprietà dell’acqua marina ambientale (SST, salinità, chimica dei carbonati) sulla composizione cf di questi generi che costruiscono barriere coralline a crescita lenta su scala del bacino del Pacifico.